Организация советской школы теории механизмов

Категория:
Советская школа механики машин


Организация советской школы теории механизмов

В годы второй пятилетки (1932-1937) в организации науки и высшей школы в Советском Союзе произошли события кардинального значения. Индустриализация шла семимильными шагами, а положение с кадрами продолжало оставаться узким местом: 21 тыс. инженеров и техников, выпущенных советскими учебными заведениями в 1931 г. и 38 тыс. — в 1932 г., не могли удовлетворить потребностей бурно растущей промышленности. Поэтому в 1933 г. перед высшей школой были поставлены две взаимно дополняющие друг друга задачи — увеличить количество выпускников технических школ и улучшить их общенаучную и специальную подготовку. Мелкие специализированные втузы не могли обеспечить высокое качество подготовки, поскольку не обладали ни преподавательскими кадрами, ни учебными лабораториями, а иногда даже более или менее приспособленными помещениями. Была пересмотрена сеть вузов: «малоспльпые» были слиты и на их базе организованы индустриальные институты и институты по отраслям производства. Естественно, эти мероприятия в определенной степени затронули н принципиальные вопросы преподавания предметов технического цикла. В значительной степени это касалось прикладной механики.

В октябре 1932 г. было организовано Всесоюзное научно-тех-нпческое общество машиноведов и конструкторов, объединившее научных работников, преподавателей и заводских инженеров, работавших в области теоретической и прикладной механики, в самом широком ее смысле. В состав общества вошло около 1000 человек — приблизительно одна десятая всех работавших в этом направлении. Весной 1933 г. ВНИТО произвело смотр кафедр прикладной механики в семи московских вузах, сделав при этом следующие выводы: существующие учебники устарели, разные учебные заведения работают по совершенно различным программам и планам, методы преподавания требуют улучшения, в институтах нет лабораторий по прикладной механике.

В декабре 1933 г. было проведено Всесоюзное техническое совещание по машиноведению, созванное ВНИТО машиноведения совместно с ЦНИИТМАШем. На совещании присутствовало 80 представителей научно-исследовательских и проектных институтов, кафедр и заводов. Обсуждались вопросы преподавания прикладной механики во втузах, а также некоторые специальные вопросы, с которыми пришлось столкнуться практическим инженерам: вопросы автоматики, вибраций в машинах, теории гидропривода и, самое главное, вопрос о содержании курса прикладной механики, который следовало читать во втузах. Следом за этим совещанием в феврале 1934 г. была созвана Всесоюзная конференция по вопросам теории машин, на которой обсуждалось современное состояние науки о машинах в СССР и за границей, динамические явления в машинах и пути создания науки об автоматах и некоторые другие вопросы.

Переосмысливание основ науки о машинах и работа по составлению новых программ и новых учебников проводилась одновременно в целом ряде вузов. Так как учебники по курсу прикладной механики устарели, приступили к составлению новых, которые и были изданы в 1932-1935 гг. (частично на стеклографе). Упоминавшийся выше курс И. И. Артоболевского вышел в нескольких выпусках: «Теория механизмов и машин» (1930) в двух выпусках, «Конспект курса прикладной механики, ч. 1. Кинематика механизмов» (1931) в девяти выпусках. В 1933 г. также отдельными выпусками была издана «Прикладная механика в заданиях» Н. И. Колчина. Поскольку учебник был написан для заочников и предполагал самостоятельную работу над книгой, основное внимание автор сосредоточил на детальном анализе примеров. В 1932-1934 гг. Л. Г. Лойцянский и А. И. Лурье издали теоретическую механику в трех томах. Благодаря насыщенности примерами из технической практики, главным образом из теории машин, работа стала одним из лучших пособий по курсу не только теоретической, но и прикладной механики. Принятый авторамп метод также предполагал активную самостоятельную работу учащегося над книгой.

Значительное распространение получили учебники А. П. Малышева, А. П. Иванова (в соавторстве с М. В. Дубровиным, М. В. Семеновым, Н. И. Фугенфнровым), С. В. Вяхирева и, в особенности, четвертое издание двухтомного курса Л. Б. Левепсона. В 1932 г. была опубликована «Кинематика механизмов» Г. Г. Баранова.

Учебник А. П. Малышева значительно отличался от других-книг, изданных в то время. Автор пользовался при изложении собственной классификацией и теорией структуры механизмов, которую он разработал еще в Томске. Структура и синтез механизмов занимали большую часть курса — для того времени это было нововведением. Однако при исследовании примеров, в основном из практики текстильного машиностроения, Малышев илп совсем не пользовался своими структурными разработками, или. пользовался в недостаточной степени: получался логический разрыв между отдельными частями книги.

Учебник состоял из двух частей — теории механизмов и теории машин. В первую часть входили два отдела: структура, синтез и анализ механизмов и кинематика главнейших передаточных механизмов, во вторую часть — также два отдела, посвященные изучению равновесного и неравновесного движения машин. К книге была приложена достаточно подробная библиография, в частности была ссылка и на монографию Ассура (сам А. П. Иванов был учеником Ассура и слушал у него прикладную механику в Петроградском политехническом институте). Однако идеямп Ассура авторы не пользовались.

Кинематике механизмов был посвящен и учебник С. В. Вяхирева. Книга базировалась главным образом на работах ученых немецкой школы — Рело, Бурместера и Виттенбауэра. Раздел, посвященный общим понятиям теории механизмов и структуре механизмов, был написан по работам Рело и Глюблера, синтез механизмов изложен по Бурместеру и Альту, предварительно предпосланы сведения из кинематической геометрии. В книге рассмотрены плоские шарнирные механизмы, кулачковые механизмы и механизмы с перекрывающимися рычагами. Изложена классификация механизмов по Линену, однако автор ею совершенно не пользуется. Таким образом, содержание кппги было довольно ограниченным и в сущности не соответствовало ее заглавию. Однако учебник сыграл полезную роль — ознакомил советских инженеров и механиков с достижениями немецкой школы теории механизмов, тем более что оригинальные работы школы были не всегда доступны.

Важную роль в 20-х и 30-х годах сыграли учебники Л. Б. Ле-венсона. Левенсон, крупнейший конструктор и специалист по теории горно-металлургического оборудования, в начале 30-х годов перевелся из Ленинграда в Московскую горную академию. Он отличался громадной инженерной интуицией и большим опытом при глубоком знании машин и технологических процессов. Ему принадлежали основополагающие монографии по теории и расчету горных и обогатительных машин, а также ряд прекрасных учебников для высшей школы.

В учебниках Левенсона по теории механизмов «Кинематика механизмов» и «Статика и динамика машин» материал излагался на большом количестве примеров, взятых из технической практики. В качестве классификации автор принял, как, впрочем, и большинство отечественных и иностранных теоретиков того времени, один из вариантов классификации Виллиса. Во втором томе «Статики п динампки машин» в трактовку понятия «силы инерции» автор внес некоторую путаницу, что послужило поводом для дискуссии о силах инерции (которая происходила в 1936-1937 гг.).

Дискуссия была открыта письмом заведующего кафедрой теоретической механики Одесского университета Г. К. Суслова в редакцию журнала «Вестник инженеров и техников» с просьбой

поместить приложенную к письму статью научного сотрудника кафедры Я. Б. Шора, как писал Суслов, выражавшую мнение всего коллектива кафедры. Непосредственной причиной этого обращения явилось опубликованное незадолго до этого в том же журнале письмо самого Левенсона с просьбой исправить замеченную им в своей книге «Статика и динамика машин» ошибку по вопросу о силах инерции. Далее он писал, что внимательно просмотрел книгу и больше ошибок в ней не нашел. Шор же утверждал, что Левенсон «глубоко заблуждается в простом, но важном вопросе о силах инерции. Вся книга изобилует ошибками по этому вопросу. Говоря о силах инерции, автор выражается весьма неточно, смешивает различные понятия, приводит неверные доказательства и мистические объяснения». По существу дело упиралось в то, что Левенсон, большой инженер, прекрасно понимавший проблему сил инерции и безукоризненно решавший соответствующие практические задачи, не был четок в своих формулировках.

Статья Я. Б. Шора была опубликована в «Вестнике инженеров и техников» № 3 за 1936 г. В том же номере журнала содержался и ответ Л. Б. Левенсона, который, однако, не мог полностью удовлетворить читателей.

Вопрос о сущности сил инерции заинтересовал очень многих механиков и машиноведов, и в редакции журналов и газет посыпались письма с просьбой, чтобы JI. Б. Левенсон ответил на замечания Шора по существу. Левенсон изложил свои взгляды на понятие «силы инерции» сначала в небольшой статье, напечатанной: в газете «Техника» 15 июля 1936 г., а затем в двух больших со«ЯХл опУбликованных в «Вестнике инженеров и техников» (1936 Я. 8) И В <^ИЛ0С0ФСК0М журнале «Под знаменем марксизма»

В одной из этих статей 1 Левенсон писал: «В вопросе о силах инерции существует не только полная неувязка между теорией и практикой, но налицо и принципиальный спор: техники давно уже ведут расчеты машин, учитывая реальность действия силг инерции; тысячи машин строятся и работают на основе таких расчетов, а “теоретики”, упорно не считаясь с фактами, по-прежнему настаивают па “нереальности” сил инерции, утверждают, что эти силы “вовсе не существуют”, что они “воображаемые”, что силы инерции — “условный геометрический вектор”, вводимый “для удобства расчета”, что это “математическая фикция” и т. п.

… Этот полный и недостойный по своей вредности для дела разлад между “теорией” и “практикой”, длящийся уже свыше 200 лет, проник даже в школу, вызывает протесты как с той, так и с другой стороны, обычно весьма резкие со стороны теоретиков, в то время как техники, большей частью избегая принципиальных споров с более агрессивпым противником, продолжают рассчитывать машины по силам инерции, отлично зная по опыту, что машину разнесет в куски, если они не учтут реального действия этих сил».

В результате Левенсон приходит к ряду выводов, важнейшими из которых являются следующие:
— проблема сил инерции существует, ибо ученые до сих пор де пришли к едипому мнению об их сущности;
— силы могут быть активными и реактивными, к последним относятся силы трения, сопротивление среды, силы упругости и силы инерции.

Своеобразие сил инерции заключается «в следующих особенностях:
1) по происхождению и действию сила инерции стоит особняком, не являясь ни внешней, ни внутренней (в узком понимании) силой;
2) возникающие в одиночку (не парными) силы инерции должны быть уравновешены;
3) при отсутствии физической связи, передающей ускорение, сила инерции, хотя и существует как кинетическая реакция материи, не может в явном виде проявить свое действие;
4) при свободном движении материальной точки из-за полного отсутствия связей действие сил инерции также не может явно проявиться;
5) точно так же действие силы инерции не может проявиться, когда ускоряющая «ила действует непосредственно на каждую частицу тела, минуя связи, и сообщает всем частицам равные и параллельные ускорения.

Во время дискуссии было высказано много мнений, зачастую-противоречивых и отнюдь не уяснивших суть дела. Вместо того, чтобы исследовать понятие, исследовалось так называемое уравнение Даламбера или разбиралась (на подходящих примерах) техническая сущность задач о силах инерции. Некоторые авторы., критикуя Левенсона, предлагали свои, также ошибочные, толкования понятия, и критика начинала становиться взаимной и многоликой. Дискуссия перекинулась на страницы других журналов и газет. Более серье-зной попыткой разобраться в проблеме был» статья С. Л. Соболева; наконец, в трудах Ленинградского индустриального института (1936, № 6, вып. 1) профессор Е. Л. Николаи подвергнул историко-критическому анализу сам принцип Даламбера как исходный источник всех недоразумений.

Завершилась дискуссия двумя редакционными статьями в журнале «Под знаменем марксизма», где, в частности, отмечалось, что в духе дискуссии выявилось недостаточное знакомство многих ее участников с философией, а также с работами классиков механики, вследствие чего давалась неправильная трактовка принципа Даламбера.

Дискуссия не привела ни к каким конкретным положительным результатам, однако привлекла внимание ученых к некоторым вопросам теории, показав, что даже там, где все кажется точным, как в классической механике, на самом деле остается много неясностей.

В сущности это был спор между математиками-теоретиками и машиностроителями-практиками о теории механизмов. Вопрос был поставлен так: будет ли теория механизмов развиваться как чисто теоретическая наука, как один из разделов аналитической механики, или же пойдет по пути практики, как некоторые немецкие направления в этой области. История показала, что путь, которым пошла советская школа теории механизмов и машин, лежал между этими направлениями: удалось найти некоторую равнодействующую и развивать исследования, учитывающие интересы теории механизмов и как раздела механики, и как теоретической базы машиностроения.

Следует отметить, что уже в эти годы в советском машиностроении появилось новое направление, которое впоследствии развилось в большую и существенно важную отрасль. Речь идет о машинах автоматического действия. Становление его было нелегким: ни промышленность, пи наука не имели никакого задела в этом направлении и все следовало начинать «с нуля». Не было даже достаточно развитой теории кулачковых механизмов, совершенно отсутствовала теория пневматического и гидравлического привода.

Но не только в отсутствии интереса к некоторым конкретным задачам была слабость разработок в области теории механизмов и машин, выполненных в Советском Союзе в начале 30-х годов. Отсутствовала общая объединяющая идея и слишком большим было расхождение по всем основным вопросам теории, чтобы можно было говорить о какой-либо школе. Направления, которые развивали Н. И. Мерцалов. А. П. Малышев, Я. В. Столяров и некоторые другие, не могли создать школы: теоретических основ здесь или не было совсем, или же они были столь незначительны, что авторы, декларируя свои классификационно-конструктивные построения, вскоре совершенно забывали о них и дальнейшие рассуждения вели, исходя из методов едва ли не столетней давности, идущих от Виллиса и его ближайших учеников.

Работы И. И. Артоболевского, выполненные в период с 4933 по 1937 г., «вписываются» в три темы: теория пространственных механизмов, кинетостатика, структура и классификация механизмов.

Первая тема была продолжением и развитием работ, начатых еще в студенческие годы. Исходя от некоторых задач кинематики пространственных механизмов сельскохозяйственных машин, Артоболевский выделил группу сферических механизмов, исследовал их кинематику и обнаружил существенное сродство между ними и плоскими механизмами. Это было важпым шагом вперед, так как до этого в теории пространственных механизмов решались задачи, вообще говоря, совершенно не связанные друг с другом.

Одновременно он начинает исследование очень интересной группы механизмов с качающимися шайбами и создает их теорию. Наконец, в 1937 г. выходит из печати ею обобщающая монография «Теория пространственных механизмов».

Исследование начинается очерком теории кинематических пар, которые автор классифицирует по числу условий связи и по числу степеней свободы. Затем он рассматривает общий случай пространственной кинематической цепи и некоторые частные случаи и подсчитывает их число степеней свободы. Пользуясь главным образом методами проективной геометрии и некоторыми положениями теории винтов, исследует движение звеньев пространственных механизмов, а также вопросы определения построения положений, скоростей и ускорений механизмов.

Вторая часть монографии (главы IV-VII) посвящена построению структуры и классификации механизмов и выяснению общих методов их исследования. В качестве классификационного признака принята не структурная, а геометрическая характеристика механизмов. Так, механизмами первого класса (сферическими) называются такие, у которых все оси кинематических пар пересекаются в одной общей точке. В соответствующем разделе значительное внимание уделяется изучению механизмов качающихся шайб и их разнообразных технических применений.

По аналогии с первым классом ко второму классу относятся механизмы, все оси которых пересекаются в двух точках, к третьему — все оси которых пересекаются в трех точках, к четвер-Т0Му — все оси которых выходят из четырех центров, к пятому — у которых оси вращательных пар выходят из пяти центров, к шестому — из шести центров и к седьмому — у которых оси вращательных пар выходят из семи центров. Такая классификация не охватывает всех возможных цепей, но она явилась первым шагом в этом направлении. Интересно, что уже здесь И. И. Артоболевский применяет методику Ассура, использованную им при построении плоских механизмов: для сложных пространственных механизмов он строит группы нулевой степени свободы, которые наслаивает на систему, имеющую одну степень свободы.

В этом исследовании впервые для пространственных механизмов была построена логически стройная классификация и обнаружены общие методы исследования для механизмов отдельных классов. Монография содержала много новых идей и давала читателю материал для размышлений.

Второе направление творчества Артоболевского было посвящено исследованиям в области кинетостатики и динамики машин. Сюда относятся: исследование динамики сельскохозяйственных машин, графические методы исследования кинетостатики плоских и пространственных механизмов, одно из первых в мировой литературе исследований машин вибрационного действия — вибрационного грохота, ряд работ, посвященных теории сельскохозяйственных машин.

И. И. Артоболевский принимает деятельное участие в создании «Технической энциклопедии», для которой пишет ряд статей, участвует в написании многотомной коллективной монографии «Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин», в соавторстве с С. И. Артоболевским и Б. В. Эделыптейном раоотает над монографией «Теория и методы уравновешивания щековых дробилок», продолжает работу над курсом «Теория механизмов и машин», составляет программу этого курса для Московского университета.

В 1936 г. Чаплыгин и Мерцалов вошли с ходатайством в Президиум АН СССР о присвоении И. И. Артоболевскому степени доктора технических наук без защиты диссертации. Представление зачитал Чаплыгин, затем Мерцалов дал оценку работ Арто-оолевского, особо остановившись на его исследованиях в области теории пространственных механизмов и теории сельскохозяйственных машин; представление было поддержано Г. М. Кржижановским, назвавшим Артоболевского самым талантливым учеником Горячкина.

Основным местом работы И. И. Артоболевского все эти годы продолжала оставаться Военно-воздушная академия. Со второй половины 1936 г. к работе в Академии, МИХМе и МГУ добавилась работа в так называемой бригаде по машиноведению. Бригады были первыми структурными подразделениями, созданными при Техническом отделении Академии наук по инициативе его первого председателя академика Чаплыгина. По отдельным направлениям технических наук были организованы комиссии. Комиссия по машиноведению, председателем которой был Е. А. Чудаков, состояла из семи бригад; бригада по теории механизмов и машин возглавлялась Л. Б. Левенсоном, а секретарем ее был избран Артоболевский.

На первом заседании бригады по теории механизмов был заслушан доклад Е. А. Чудакова о новых методах расчета зубчатых передач. На следующих заседаниях докладывали Н. И. Мерцалов, Л. Бл Левенсон, Л. П. Смирнов и другие. В октябре 1936 г. В. В. Добровольский прочел доклад «Основные принципы классификации механизмов», в котором изложил основы классификации и структуры механизмов по Ассуру. Несколько позже в докладе «Современное состояние теории механизмов и машин и ее прогресс за последние двадцать лет» Н. Г. Бруевич высказал мысль о необходимости развивать методы синтеза механизмов. Тогда же А. П. Малышев в сообщении «О применении прикладной механики в области текстильного машиностроения» показал, как можно применять методы общей теории механизмов и машин к практике конкретной отрасли машиностроения.

Заседания бригады посещали многие ученые, занимавшиеся вопросами теории машин и механизмов, и вскоре они были преобразованы в семинар. Председателем семинара Чудаков назначил Л. Б. Левенсона, однако из-за ухудшегося здоровья тот в начале 1937 г. передал его Н. И. Мерцалову, а в конце того же года руководство семинара было возложено на И. И. Артоболевского. В это же время Ивану Ивановичу было поручено подготовить материалы и документацию, необходимые для организации Института машиноведения.

Продолжалась и общественная деятельность И. И. Артоболевского. Он был членом бюро секций научных работников, принимал деятельное участие в различных комиссиях Московского отделения секции научных работников, возглавлял программно-методическую комиссию при Главном управлении учебными заведениями Наркомата тяжелой промышленности и работал в Комитете по высшему техническому образованию при ЦИК СССР.

Кроме того, приходилось участвовать в различных комиссиях и технических экспертизах. В частности, вместе с Чаплыгиным Иван Иванович провел экспертизу по «шаропоезду» изобретателя

Ярмоленко. Изобретатель построил модель, которая передвигалась по неподвижным каткам и при малых скоростях отлично работала. Однако это была лишь модель: инженерное решение задачи оказалось совершенно иным.

Проведя все необходимые расчеты, оба эксперта пришли к отрицательному выводу о годности изобретения. Вопреки отрицательной экспертизе, поддержанной также рядом других специалистов, по распоряжению наркома JI. М. Кагановича был построен опытный участок дороги, который, как п следовало ожидать, оказался неработоспособным.

Случались и более «сложные» экспертизы. Однажды Чаплыгин передал Артоболевскому толстую рукопись с описанием и расчетом сложнейшего многоступенчатого дифференциального механизма с замкнутой схемой. Кинематика механизма была рассмотрена изобретателем вполне корректно, но вопросы динамики механизма, его КПД и вопросы прочности звеньев были решены неграмотно. Литературы в то время по сложным механизмам такого типа не было, а поэтому эксперту пришлось проделать очень большую и кропотливую работу по проверке всех расчетов. После этого он встретился с изобретателем, чтобы выяснить, где и как тот собирается применить свой редуктор. Оказалось, что он предполагал установить его на Северном полюсе и с его помощью привести во вращение маховик гироскопа очень большого размера. Изобретатель показал еще один том рукописи, где, по его словам, были приведены доказательства последствий запуска такого гироскопа: под влиянием гироскопического эффекта ось оемли повернется на несколько градусов и в СССР наступит потепление. Изобретатель был явно «не совсем здоров». Артоболевский пошел советоваться к Чаплыгину, но тот ответил: «Ты, Иван Иванович, его ко мне не води, я “их” боюсь. Да и климатом московским я доволен».

Были другие подобные случаи, сводившиеся к проблеме вечного двигателя. Передавая такое очередное изобретение, Чаплыгин говорил: «Вот вам на рассмотрение очередной вечный двигатель. Меня в это дело не вмешивайте, так как даже Жуковский и тот не всегда мог доказать изобретателю, что он предлагает вечный двигатель».

Вообще в разговорах часто вспоминали Жуковского. По словам Мерцалова, Жуковский необычайно высоко ценил С. А. Чаплыгина как ученого: «Если я являюсь поклонником геометрических методов в теоретической механике, — говорил он, — то Сергей Александрович является полной моей противоположностью, он как никто владеет аналитическими методами и для него полученная математическая зависимость заменяет все: чертеж, график и даже натуральную физическую модель».

С Чаплыгиным Ивана Ивановича познакомил Мерцалов, который был с ним в’ дружеских отношениях и принимал участие — в экспертизах проектов, предложений и изобретений, направлявшихся Чаплыгину. Однажды Артоболевский спросил Чаплыгина, почему он не читает лекций в университете. «А меня сняли студенты», — ответил Чаплыгин и рассказал, как студенты, слушавшие его лекции в 20-х годах, подали ректору заявление с просьбой освободить их от профессора, который так непонятно и плохо излагает свой предмет.

В университете Артоболевский сперва числился по кафедре, которой руководил А. И. Некрасов. На той же кафедре преподавали А. П. Минаков, Б. В. Булгаков, И. И. Метелицын, И. В. Станкевич. В начале каждого учебного года нагрузка распределялась между всеми профессорами: отдельные разделы курса теоретической механики приходилось читать всем. Позже была выделена кафедра прикладной механики, заведующим которой был назначен Б. В. Булгаков; специализация на этой кафедре шла по трем направлениям — теории колебаний, теории механизмов и машин и динамике твердого тела (теории гироскопа). Кроме чтения курса теории механизмов и некоторых спецкурсов, Артоболевскому приходилось заменять Булгакова, который часто болел, и читать отдельные главы теории колебаний.

В эти годы для Ивана Ивановича кабинет механизмов МГУ стал такой же творческой лабораторией, какой в 20-х годах была Машиноиспытательная станция Тимирязевской академии. Вечером после лекций он засиживался там допоздна: чинил и смазывал механизмы, читал и проверял студенческие работы, готовился к лекциям. В перерывах между лекциями сюда приходили А. И. Некрасов, Н. Н. Бухгольд, А. С. Лейбензон, И. В. Станкевич, А. П. Минаков, здесь велись беседы на научные и ненаучные темы. Здесь Артоболевский подружился с Лейбензоном, одним из учеников Жуковского, создателем гидродинамики вязкой жидкости. Лейбензон был большим эрудитом в математике, механике, в инженерных науках. Чрезвычайно знающим и образованным специалистом был и Бухгольц. Все свободное время он читал — главным образом литературу по механике. У него всегда можно было получить самую исчерпывающую информацию по любому вопросу в области механики. С Минаковым Иван Иванович был в дружеских отношениях еще со времени их совместной работы в Московском текстильном институте. Это был человех, широких интересов — хорошо знал литературу, разбирался в живописи.

В эти годы в жизни Ивана Ивановича произошло еще одно знаменательное событие: в 1936 г. он женился на Ольге Николаевне Алексеевой-Калашниковой, преподавателе вокала в музыкальном техникуме имени Глазунова. Жили в одной комнате, где стоял рояль, а рядом письменный стол Ивана Ивановича. К Ольге Николаевне приходили ученики, пели, а Иван Иванович привыкший, но его словам, «выключаться», спокойно работал, не обращая внимания на «соседство» музыкантов.

Мы видели, как постепенно идеи, развитые в свое время Ассуром, осваивались советскими учеными и как на их основе начало создаваться новое учение о структуре и классификации механизмов, которому было суждено стать первым научным заделом советской школы теории механизмов и машин. С 1937 г. в программы вузов был включен курс структурной классификации плоских механизмов по Ассуру. Кинематический и кинетоста-тпческий анализ механизмов также проводился в соответствии с этой классификацией.

Первой попыткой практического применения классификации Ассура явились исследования Н. Г. Бруевича в области кинематики и кинетостатики плоских механизмов, выполненные в 1935 г. Уже в ближайшие два-три года они начали «явочным» порядком проникать в высшую техническую школу. В 1937 г. доцент Московского авиационного института С. Н. Кожевников прочел в Московском институте повышения квалификации инженеров курс по структурному, кинематическому и кинетостатическому анализу плоских механизмов, который несколько позже (в 1938 г.) был издан на стеклографе. Кожевников указал, в частности, что отличие этого курса от иных курсов по теории механизмов заключается в том, что он излагает общие методы кинематики в применении к конкретным механизмам, тогда как обычно акцент Делается на частных механизмах, а общие методы вообще не излагаются. В этом курсе Кожевников рассмотрел не только механизмы, образованные наслоением двухповодковых групп, но и более сложные, в состав которых входят трехповодковые группы. При написании курса он использовал как свой опыт, так и опыт других преподавателей кафедры теории механизмов Московского авиационного института.

Разработкой некоторых вопросов кинематического и кинето-статического анализа занимался в эти годы также Г. Г. Баранов: он исследовал семизвенный пространственный механизм в общем виде и при помощи методов начертательной геометрии решил вопрос о построении положепий этого механизма. Работа «Кинематика пространственных механизмов» позднее стала основой его докторской диссертации.

Что касается вопросов динамики машин, то они в этот период были ограничены главным образом задачами уравновешивания сил инерции, определением КПД и решением некоторых частных задач применительно к технологическим машинам различных отраслей техники.

Повышение интереса к проблемам частных технологических машин было одной из характерных особенностей советской науки 30-х годов. Отечественное машиностроение создавалось буквально «на пустом месте»: не было ни квалифицированных рабочих, ни конструкторов, ни инженеров-технологов, которые могли бы обеспечить производство новых машин. Помочь им могла техническая литература — учебная, справочная, периодическая. Между тем теории технологических машин не существовало, соответствующие курсы, которые начали появляться в некоторых странах (например, курс Рюльмана в Германии), были описательными, и заводским конструкторам приходилось строить машины по подобию. Это было возможно в Германии и других промышленно развитых странах, где существовало это «подобие» и был соответствующий опыт; для советской же техники такой метод был неприемлем.

Первым опытом создания теории технологических машин была «Земледельческая механика» В. П. Горячкина, в которой он впервые подошел к исследованию машин не как наблюдатель, а как ученый: не он учился у техников, а наоборот, сам обучал их науке строить машины. Опыт Горячкина и его учеников и последователей был распространен в 30-х годах на технологические машины других производств. Так, началось исследование механизмов с высшими парами, входящих в состав различных технологических машин, — кулачковых, зубчатых, а также некоторых специальных механизмов. Динамика машин, которая изучалась до того времени лишь на примере энергетических машин, главным образом паровых, теперь начинает распространяться и на некоторые технологические машины: горные и горно-обогатительные (JI. Б. Левенсон), текстильные (А. П. Малышев), химическое машиностроение (И. И. Артоболевский) и др.

Таким образом, за несколько лет советская наука о машинах сделала существенный шаг вперед. Она получила и свой организационный центр, что существенно облегчило ее дальнейшее развитие. Подготовительный период создания советской школы теории машин в основном был завершен: в результате длительного развития теория механизмов и машин, в тесном взаимодействии с практическим машиностроением, начинает приобретать формы логически стройной науки. Обе дискуссии — о прикладной механике и о силах инерции — выявили слабые места науки о машинах и в какой-то степени прояснили направление ее дальнейшего развития. В то же время глубокому исследованию подверглись проблемы теории механизмов, решение которых в то время было особенно важно для советского машиностроения — теория пространственных механизмов, общие методы кинематического и кинетостатического анализа, проблемы структуры и классификации механизмов, ставшие объединяющим стержнем новой науки. В 1937 г. была разработана новая программа обучения теории механизмов, базирующаяся на идеях Ассура, и тем самым покончено с разнобоем в преподавании. Однако это потребовало создания новых учебников, соответствующих утвержденной программе.

Организация комиссии и семинара по теории машин и механизмов явилась логическим завершением подготовительного этапа и началом нового этапа формирования школы, внедрения коллективных методов исследования, быстрого развития теории механизмов и машин как науки и как одной из важнейших дисциплин подготовки инженеров. Требования развивающегося советского машиностроения приблизили науку к производству: практика начала контролировать не только результаты теоретических исследований, но и направления, в которых развивалась наука. С другой стороны, необходимость решать порой весьма сложные задачи заставила обратить внимание на развитие теории механизмов и машин в общих рамках механики, одновременно совершенствуя и углубляя ее математический аппарат. И, наконец, необходимость иметь дело с действительными машинами заставила отойти от прежней абстрактной модели: рассмотрению в первую очередь подвергается уравновешивание вращающихся и поступательно двигающихся масс и вибрационные процессы — отсюда и более пристальное внимание к экспериментальным методам исследования, которые в 30-х годах начинают применяться и в кинематических исследованиях, и в динамике машин. На смену «классическим» задачам теории механизмов приходят задачи теории привода, затем теории машин автоматического действия и, наконец, синтеза механизмов. Это заставляет обратить внимание на изучение классического наследства отечественных и зарубежных ученых.

строения. Переход сельского хозяйства на машинные рельсы добавил к этому новые проблемы: были созданы отечественные сельскохозяйственные машины и комбайны, а следом за ними специализированные комбайны для уборки различных культур, явившиеся результатом большой и глубокой работы советских теоретиков-машиностроителей.

Затем выдвинула свои проблемы авиация. Оказалось, что в области аэродинамики многие механизмы нельзя свести к плоским и для их расчета нужно пользоваться методами теории пространственных механизмов, которой тогда не существовало. Тем временем советская авиация наращивала темпы развития: к концу второй пятилетки у нас уже были и самолетостроительные, и моторостроительные заводы, и заводы, выпускавшие отдельные детали и узлы самолетов. Встал вопрос о возможности быстрого перехода с одной модели на другую, более совершенную. Для этого недостаточно было только инженерных разработок, пуяшы были глубокие научные исследования, среди которых особенно существенными оказались задачи пространственной кинематики и уравновешивания авиадвигателей.

Одно из древнейших в России текстильное производство основывалось на импортных машинах. Текстильное машиностроение возникло уже в годы Советской власти, и оказалось, что структура текстильных машин весьма сложна, и они являются одними из первых представителей машин автоматического действия. Для теории механизмов и в этой области был непочатый край работы.

Важную роль начало играть в годы довоенных пятилеток и пищевое машиностроение. Население городов росло, и, чтобы его накормить, требовалось создать совершенно новую отрасль индустрии — пищевую. А следовательно, надо было заново создавать пищевое машиностроение. Оказалось, что здесь также важную роль играют машины автоматического действия. В конструкции пищевых машин появляются сложные зубчатые и кулачковые механизмы, с которыми техники еще недостаточно знакомы. Правда, к концу второй пятилетки увеличился импорт машин для легкой и пищевой промышленности, были приобретены технические новинки, что дало возможность ускорить реконструкцию отрасли. Но принципы построения пищевых машин, техническая культура этой сложной отрасли машиностроения послужили обширным полем деятельности для специалистов в области теории механизмов и машин.

В планах советских пятилеток одно из самых важных мест занимало развитие станкостроения. Правда, в первые годы станкостроение давало немного простора для размышлений: конструкции станков «устоялись» и требовали лишь частичных улучшений, новые модели не особенно отличались от прежних, имевших давность, оцениваемую несколькими десятками лет. Некоторые интересные задачи сводились в основном к теории зубчатых зацеплений и кулисных механизмов, иногда с группами третьего порядка по системе Ассура. Однако уже в годы второй пятилетки положение изменилось: было налажено серийное, а иногда и массово-поточное производство металлообрабатывающих автоматов и полуавтоматов. Мысль ученых начала интенсивно работать и в этом направлении.

И, наконец, военная техника. Не следует забывать, что к концу 30-х годов электроника еще не существовала и для решения артиллерийских задач использовались сложные шарнирные механизмы. Важную роль в этом направлении сыграли теория структуры механизмов и теория точности.

Задачи структуры механизмов интересовали ученых на протяжении всей истории механики машин. Однако их решение оказалось настолько сложным, что к концу XIX в. была создана лишь теория кинематических пар и кинематических цепей. Увязать вопросы структуры с вопросами классификации механизмов наука была не в состоянии, не были уяснены даже принципы построения подобной классификации. Создание последней стало результатом трудов советских ученых. В первой половине 30-х годов И. И. Артоболевский, а затем Добровольский, Бруевич и Кожевников переносят идеи Ассура на практику. Далее начинается развитие теории и обобщение ее на случай сферических и пространственных механизмов и, наконец, составление общей классификации, которая объединила все созданные механизмы и выяснила пути создания еще неизвестных механизмов.

В 1936 г. Артоболевский в статье «Сложные сферические механизмы» показал, что структура сферических механизмов тождественна структуре плоских и что, очевидно, между этими двумя группами должно существовать некоторое сродство. Тем самым было доказано, что пространственные и плоские механизмы не являются двумя разнотипными семействами, но что между ними существует подобие: и те и другие являются лишь частными случаями механизмов с учетом каких-то ограничений в отдельных конкретных случаях. Эта идея была развита затем В. В. Добровольским.

В 1939 г. Артоболевский и Добровольский сделали логическое развитие предложенной ими структурной теории. Внутри каждого семейства оказалось возможным выделить роды (или, по Добровольскому, виды) в зависимости от характера тех общих связей, которые налагаются на движение звеньев механизма. Таким образом сферические механизмы оказались в одном семействе с плоскими, что и явилось косвенным доказательством логической справедливости классификации. Добровольский предложил также новый метод образования групп — метод разложения шарнира, дополняющий метод развития поводка Ассура, но, как и последний, не имеющий общности.

В том же 1939 г. Артоболевский сделал попытку обобщить классификацию механизмов и увязать ее с разработанными ранее методами структурного анализа. В основу предложенной им классификации был положен метод развития контура. Каждый механизм рассматривается при этом как кинематическая цепь, состоящая из одного или нескольких замкнутых контуров и нескольких незамкнутых цепей, служащих для присоединения звеньев контура к основным звеньям механизма. Замкнутые контуры могут быть жесткими или подвижными; для нулевого семейства подвижный контур должен содержать не менее семи пар пятого класса, для прочих семейств количество пар пятого-класса соответственно уменьшается.

«Таким образом была установлена классификация замкнутых коптуров по числу кинематических пар, в которые входят звенья, образующие контур… Класс контура определяет количество его степеней свободы. Следовательно, для того, чтобы образовать из контура — «ядра» — группу, необходимо лишить этот контур числа степеней свободы, равного классу контура. Это можно сделать путем присоединения к контуру поводков, или ветвей. Исследование структуры цепей, присоединяемых к звеньям контура, показало, что в различных семействах подвижность этих цепей может быть различна.

Рассмотрение структуры самих контуров и присоединяемых ветвей показывает, что если за основу взять структуру групп семейства с числом т — О, то структура коптуров и ветвей всех остальных семейств может быть легко получена путем последовательного уменьшения числа звеньев и кинематических пар, образующих группы, т.е. структура последующих семейств представляет собой частные случаи структуры групп семейств с числом т = 0.

Предложенный принцип образования групп позволил расширить наше представление о свойствах групп различных семейств и дал возможность утверждать, что в основе всех приемов анализов групп лежат единые общие методы, развитие которых может значительно продвинуть вопросы их структурного анализа»

Созданная И. И. Артоболевским оригинальная классификация механизмов, логически завершенная и увязанная со структурным анализом механизмов, явилась этапом в истории механики машин: появилась возможность рассматривать пространственные механизмы в соответствии с тем местом, которое они занимали в единой классификационной системе. В связи с этим облегчилась и задача построения методов кинематического и кинетостатического анализа для механизмов различных семейств.

Годы 1937 и 1938 были очень насыщены организационной работой: шла организация Института машиноведения Академии наук СССР. Вместе с его будущим директором Е. А. Чудаковым Артоболевский разрабатывал профиль института, штатное расписание, необходимое оборудование, вопросы строительства, структуру самого института и его подразделений и т. д. Все эти вопросы обсуждались с участием крупнейших ученых Москвы и Ленинграда. Были проведены также совещания представителей машиностроительной промышленности, конструкторов и ведущих инженеров крупнейших машиностроительных конструкторских бюро, научно-исследовательских институтов и заводов. В результате длительных дискуссий было решено, что в институте должны получить развитие четыре основных направления: теория машин и механизмов, прочность деталей машин, трение и износ в машинах, теория технологических процессов. Эти направления должны были быть обеспечены лабораториями, структурно подчиненными соответствующим отделам.

Основная проблематика научных исследований, которые намечено было развивать в отделе теории машин и механизмов, по предварительному предположению, должна была сводиться к трем основным темам: структура и классификация механизмов, синтез механизмов, динамика механизмов.

Институт был официально открыт в 1938 г., но работы по его проблематике начались уже с 1937 г., когда были приглашены первые сотрудники. И. И. Артоболевский был утвержден руководителем отдела теории машин и механизмов, и ему было предложено организовать лаборатории отдела и укомплектовать их квалифицированными кадрами. Научный семинар по теории механизмов и машин продолжал свою работу уже при отделе. В частности, па семинаре были доложены и результаты исследований по теории структуры и классификации механизмов. Выполнены, были и другие работы. Так, Н. Г. Бруевич впервые ввел в теорию механизмов векторные методы и получил ряд важных результатов в кинематическом и кинетостатическом анализе механизмов. Г. Г. Баранов провел исследования по теории пространственных механизмов, А. П. Малышев — по структурному синтезу механизмов.

Проблема структуры и классификации механизмов в те годы была спорной. Дело в том, что необходимость в быстрой подготовке кадров заставила обратить особенное внимание на технические науки, которые «потеснили» в учебных программах математику, физику, теоретическую и прикладную механику, что., в свою очередь, заставляло из этих курсов исключать «все лишнее», не имевшее непосредственного отношения к практике. Возникли учебники под названием «Математика для инженеров», «Физика для инженеров» (и печальпой памяти обвинение во вредительстве академика Н. Н. Лузина за то, что он «испортил прекрасный учебник Гренвилля» своими дополнениями). Естественно, эта тенденция не могла не отразиться и на отношепии к новым разделам, вводимым в курс теории механизмов и машин, и, как казалось, не имевшим никаких выходов в практику — даже некоторые теоретики высказывались за «ненужность» и «ненаучность»^ учения о структуре механизмов. Вопрос о дальнейших путях теории механизмов широко обсуждался в прессе и едва не выбился; в дискуссию.

Попытка отрицать важность исследований ученых-теоретиков; была, конечно, в корне неверной, и последующее развитие теории механизмов и машин показало огромное влияние их трудов именно на разработку прикладных проблем. Без создания научно обоснованной классификации нельзя было привести в определенную систему все это беспредельно растущее многообразие механизмов и развить общие методы их анализа п синтеза.

В 1939 г. вышла из печати монография Артоболевского «Структура, кинематика и кинетостатика многозвенных плоских механизмов», явившаяся важной вехой па пути создания советской школы теории механизмов и машин. Впервые был «наведен порядок» в обширной области многозвенных плоских механизмов и разработаны графоаналитические методы, давшие возможность без труда решать практически все задачи по кинематике и кинетостатике плоских механизмов.

В своем исследовании Артоболевский пользуется классификацией Ассура; дополнительно он рассматривает плоские механизмы с одними поступательными парами, а также механизмы, в состав которых входят не только высшие, но и низшие пары.

Кинематика и кинетостатика механизмов I, II и III классов: изложена весьма полно, а главное, в логической последовательности; ни в отечественной, ни в зарубежной литературе до этого времени подобной работы не было. Дело в том, что отсутствие связи между отдельными группами механизмов заставляло авторов, причем и таких крупных, как Р. Бейер и Виттепбауэр, излагать методы кинематического и кинетостатического анализа применительно к отдельным конкретным примерам, а это всегда негативно влияло на логическую связь между отдельными разде-дами. У Артоболевского теория механизмов и машин впервые получила логически научную структуру и стала действительно надежным инструментом исследования.

Но не только в этом заключалось значение его монографии. Артоболевский по-новому «прочитал» Ассура, классическая работа которого написана весьма трудно и графические построения не просты. Автор нашел новые способы исследования, в значительной степени дополнил Ассура, разработал методы определения ускорений точек механизмов, свел воедино методы кинетостатики и снабдил все теоретические рассуждения наглядными примерами.

В том же направлении работал В. В. Добровольский. В 1937 г. он решил одну из самых трудных задач кинематики плоских механизмов — задачу о построении положений механизмов и траекторий, описываемых отдельными их точками. Задача была решена методом геометрических мест; затем он развил этот метод на механизмы всех классов и порядков, а в 1939 г. развил метод особых точек на основе предложенного им же метода разложения внутреннего шарнира группы; с помощью этого метода оп разработал теорию кинематического анализа сложных кинематических цепей с замкнутыми контурами, которые можно получить методом разложения шарнира.

В том же году Добровольский начал исследование новой теоретически еще не изученной области механизмов с несколькими степенями свободы. Это было заделом на будущее: современная техника применяла механизмы с двумя и большим числом степеней свободы буквально в считанных случаях, однако уже можно было ожидать дальнейшего развития механизмов этого вида. Статья Добровольского была одной из первых попыток создания новой теории: она содержала структурный анализ механизмов с несколькими степенями свободы. По виду ведущих звеньев, к которым приводится механизм после удаления всех групп па-слоения, автор различает механизмы кривошипные, которые приводятся к нескольким независимым кривошипам, маятниковые и кривошипио-маятниковые. В частности, механизмы типа дифференциалов он относит к кривошипной группе, а пентографы, инверсоры и подобные им механизмы — к маятниковым механизмам. Добровольский считает, что кинематический анализ проводится теми же методами, что и анализ механизмов с одной степенью свободы, и не заключает в себе ничего принципиально нового.

Продолжались и исследования в области теории пространственных механизмов. Разработка обобщающей классификации и структурные построения в трудах Артоболевского и Добровольского показали, что к исследованиям механизмов любой сложности можно подойти, исходя из некоторых общих предположений.

В этом направлении были выполнены и работы Баранова, -Ьруевича и Добровольского. Г. Г. Баранов разработал вопрос о построении планов положений пространственного семизвенного механизма. Работы Н. Г. Бруевича явились развитием его исследований в области теории плоских механизмов: пользуясь методом векторных уравнений, он изучил кинематику и кинетостатику пространственных механизмов, образованных путем наслоения пространственных диад, звенья которых входят в кинематические пары различных классов. В. В. Добровольский изучал сферические механизмы, для чего использовал стереографическую проекцию.

Некоторые задачи пространственной кинематики решили Я. Б. Шор и Ф. М. Диментберг.

С 1939 г. Артоболевский приступил к организации в отделе группы по синтезу механизмов. Необходимость в создании исследовательского направления в области синтеза была очевидной: советское машиностроение вступило в новую фазу своего развития, надо было улучшать существующие марки машин и создавать новые, а для этого инженеров-конструкторов следовало вооружить научно обоснованными методами проектирования механизмов. В качестве ведущего специалиста группы он пригласил 3. Ш. Блоха, которого зиал по его работе в Институте сельскохозяйственного машиностроения. По совету Артоболевского Блох занялся разработкой вопроса применения метода теории функций комплексного переменного к решению плоской задачи теории механизмов. Метод этот впервые был предложен Дарбу еще в копце XIX в., но тогда он не привлек к себе внимания. В 1918-1920 гг. и позже этот метод начали разрабатывать Н. В. Оглоблин, С. А. Гершгорин, А. Г. Лойцянский, А. И. Лурье. Затем опять примерно такой же перерыв — и за решение задачи берется Блох. Он обладал хорошей математической подготовкой и при исследовании проблемы синтеза механизмов использовал аппарат теории функций комплексного переменного и получил значимые научные результаты.

Разработка методов синтеза механизмов, предпринятая советскими учеными в конце 30-х годов, велась в двух направлениях: разрабатывались точные методы, позволяющие кинематически точно воспроизвести заданные формы движения, и методы приближенного синтеза, с помощью которых можно было воспроизвести заданную форму движения приближенно, но с достаточной для практики точностью. Исторически первыми возникли методы приближенного синтеза механизмов: прообразом их был параллелограмм Уатта, в работах Чебышева, выполненных в начале второй половины XIX в., было сделано теоретическое обоснование этого направления. Применяется это направление главным образом при проектировании механизмов с низшими кинематическими парами.

Для работ советской школы теории механизмов исходным стало первое направление, которое имело дело с механизмами,

состав которых входят звенья, соединенные как высшими, так и низшими кинематическими парами. Сюда относятся цеитроид-ные, зубчатые, кулачковые и некоторые другие механизмы.

В 1939 г. И. И. Артоболевский опубликовал монографию «Геометрический синтез плоских механизмов», в которой рассмотрел общую задачу синтеза плоских механизмов с парами IV и V классов. Для решения этих задач им был развит метод центроид и метод взаимно огибаемых кривых. Он показал, что заданные движения звеньев могут быть воспроизведены совокупностью центроид в абсолютных и относительных движениях. Предложенные методы позволяют проектировать так называемые центроидные механизмы — механизмы круглых и некруглых колес, перекатывающихся рычагов и др. Однако число центроидных механизмов ограниченно и возможности их использования невелики. Но если с одной из центроид связать кривую, то можно найти другую кривую, связанную со второй из центроид таким образом, что при взаимном движении центроид обе кривые будут катиться друг по другу со скольжением. Эта теория взаимоогибаемых кривых, являющаяся теоретическим обоснованием синтеза кулачковых и зубчатых механизмов, также была развита И. И. Артоболевским.

Кроме того, он показал возможный переход от точного воспроизведения движения к приближенному путем замены центроид или взаимоогибаемых кривых кинематическими цепями, состоящими из низших кинематических пар; эта задача приводит к классической задаче метрического синтеза механизмов с низшими парами, заключающейся в проектировании механизмов с низшими парами, отдельные точки звеньев которых описывают заданные шатунные кривые.

Эта теория, над которой И. И. Артоболевский работал в течение ряда лет, неоднократно включалась им в курс теории механизмов, который он читал в Московском университете, и была изложена в «Теории механизмов и машин» (1940), единственном в нашей литературе университетском курсе. Главные положения этой теории вошли впоследствии в основной фонд науки о машинах.

В 1939 г. И. И. Артоболевский, Н. Г. Бруевич и А. П. Малышев были выдвинуты в члены-корреспонденты Академии наук СССР. Кандидатуру И. И. Артоболевского выдвинули С. А. Чаплыгин и Н. И. Мерцалов, а поддержал Г. М. Кржижановский. Выдвижение И. И. Артоболевского было также поддержано рядом высших учебных заведений, в частности кафедрой теории механизмов и машин Горьковского индустриального института, в докладе которой отмечалось, что большая часть исслёдований профессора Артоболевского посвящена актуальным проблемам советского машиностроения и что за сравнительно короткий срок им написано 56 научных работ, имеющих не только теоретический интерес, но и большое практическое значение.

Избрание И. И. Артоболевского и Н. Г. Бруевича членами-корреспондентами Академии наук СССР явилось большим событием в деле становления научной школы по теории механизмов: она получила официальное признание как важное направление советской науки.

Частные задачи синтеза механизмов применительно к зубчатым передачам, к кулачковым и мальтийским механизмам приобрели во второй половине 30-х годов особенное значение, причем не только у нас в стране. Обусловливалось это как все убыстряющимся развитием машин автоматического действия, так и нуждами общего машиностроения, вызванными повышением рабочих скоростей машин и увеличением их габаритов.

Развитие машиностроения в 30-х годах в основном определялось двумя важными факторами: развитием тенденции автоматизации производства и развитием оборонной техники в связи с усилившейся после прихода Гитлера к власти и последующей фашизации Германии угрозой войны. Быстродействующей вычислительной техники тогда не было, и поэтому большое значение получили поиски шарнирных и иных механизмов, способных решать сложные математические задачи. Некоторые ученые занимаются исследованиями и совершенствованием различных типов зубчатых зацеплений. Развитие авто-, тракторо- и авиастроения определяет серию исследований по корригированию зубчатых колес. Повышается интерес к дифференциальным и планетарным механизмам: в 1939 г. выходит в свет монография С. Н. Кожевникова «Эпициклические передачи». В. В. Добровольский рассмотрел вопросы подбора шестерен редукторов авиационных моторов, вопросы теории подрезания зубцов зубчатых колес и некоторые другие, связанные с проектированием зубчатых передач.

Начинает уделяться все большее внимание кулачковым механизмам. В работах, опубликованных в 1939 и 1940 гг., Артоболевский рассмотрел методы проектирования кулачковых механизмов, у которых ведомое звено воспроизводит сложное плоско-параллельное движение. Он рассмотрел также задачу проектирования кулачковых механизмов по заданному углу передачи. В ряде зарубежных работ углы передачи связывались с разысканием наименьших габаритов кулачка. Артоболевский же дает решение, основанное на изучении областей, в которых должна располагаться линия зацепления. Это дало возможность сделать некоторые обобщения в задаче о связи угла передачи с метрическими параметрами механизма. Он показал, что для центроидных механизмов с изменяющимся положением осей вращения угол передачи зависит также и от этого расстояния.

Вопросы динамического синтеза кулачковых механизмов изучали Н. Г. Бруевич, Я. JI. Геронимус, Н. И. Колчин, X. Ф. Кетов и В. А. Юдин. Бруевич доказал, что при передаче движения центроидными механизмами с неподвижными осями вращения центроид передачу такого типа нельзя использовать для непре-рывпого периодического движения, поскольку в таких механизмах предельный передаточный угол в некоторых положениях оказывается ниже допустимого. Он показал также, что в этих механизмах угол давления не зависит от расстояния между осями вращения центроид. Геронимус решил задачу проектирования кулачкового механизма с плоским толкателем, Юдин развил методы динамического синтеза пространственных кулачков механизмов.

Решение задачи о динамическом проектировании кулачкового механизма явилось первым приближением к исследованию механизмов в реальных условиях. Оказалось, что для физических объектов, каковыми являются механизмы, не может быть полного абстрагирования, а следовательно, не может быть и чисто кинематического исследования. Как сказалось позже, кинематическое и динамическое исследования так тесно переплетаются друг с другом, что при более или менее точном решении задачи нужно делать совместное решение, привлекая к нему и данные структуры, и кинематику, и динамику.

В конце 30-х годов внимание исследователей снова обращается к механизмам для воспроизведения определенных математических зависимостей. Задача эта ведет свою историю опять-таки от параллелограмма Уатта и от механизмов Чебышева, Липкина, Поселье. В последней четверти XIX в., по совету Чебышева, вопросами прикладной кинематики начинает заниматься Сильвестр, и в результате его исследований и исследований ряда английских ученых, выполненных по его совету, появляется целый ряд механизмов — Кемпе, Гарта, Робертса и других ученых. Несколько особняком стоят механизмы львовского геометра и механика Лаврентия Жмурко, хотя можно предполагать, что и он обратился к прикладной кинематике не без влияния Чебышева.

Интерес к такого рода механизмам постоянно растет: в определенной степени они были шагом на пути к механизации математических вычислений. В конце XIX и начале XX в. была создана целая серия механизмов, воспроизводящих кривые второго порядка.

В Советском Союзе работа над механизмами, воспроизводящими определенные математические зависимости, начинается едва ли не с первых лет становления советской науки. В 1926 г. А. Гершгорин сконструировал механизм эллипсографа. В 1939 г. В. П. Каминский создал несколько оригинальных схем коникографов — механизмов для воспроизведения конических сечений, уравнения которых заданы в полярной форме. В 1940 г. И. И. Артоболевский построил коникограф, применив для решения этой задачи метрико-синтетический метод.

В 1926 г. Гершгорин доказал теорему о возможности построения шарнирного механизма, осуществляющего алгебраические зависимостг, Используя ее, он сконструировал механизмы для интегрирования уравнения Лапласа, для построения некоторых функций комплексного переменного и построения профилей крыла аэроплана типа Мизеса (1929). Затем И. М. Рабинович предложил механизмы для решения системы линейных уравнений (1934).

Н. Г. Бруевич указал систематический путь решения задач, связанных с механическим определением различных алгебраических зависимостей. Он создал механизмы для решения алгебраических уравнений (1938) и для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений. С. А. Черкудинов предложил механизмы для вычерчивания геометрических мест метрического синтеза (1939). Эти и подобные исследования продолжались и в последующие годы.

В области динамики машин исследовательская работа советских ученых в предвоенные годы проводилась в нескольких па-правлениях. Были работы по определению КПД машин и уравновешиванию динамических давлений. В 1939 г. С. Н. Кожевников начал исследования в области теории неустановившихся процессов. В упомянутой уже статье о теории механизмов с несколькими степенями свободы В. В. Добровольский начал исследование динамики механизмов с двумя степенями свободы. Однако следует отметить, что эти и некоторые другие работы еще не составляли комплексного динамического исследования машип. Скорее, это можно было назвать пробой различных подходов к решению задач динамики машин, и каждый исследователь в своей работе шел своим собственным путем — и не всегда удачно.

Переход к машинам автоматического действия повлек за собой ряд проблем теоретического и практического плана. Автоматизация производственных процессов начала внедряться на наших предприятиях еще с начала 30-х годов, особенно там, где была конвейерная сборка или же технологический процесс характеризовался непрерывностью. С 1933 г. было начато производство од-ношпиндельных автоматов и полуавтоматов, а с 1934 г. — многошпиндельных автоматов. В это же время делаются попытки создания агрегатных станков. Под руководством А. К. Гастева создаются стандартные блоки, из которых собираются станки различных типов. В 1934 г. под руководством В. И. Дикушина были созданы первые отечественные агрегатные станки; при их создании использовались нормализованные агрегаты.

Разработка и постройка автоматов позволила перейти к дальнейшим мероприятиям на пути автоматизации производства. В 1935 г. была начата разработка технического проекта автоматической липии для обработки блока цилиндра. В 1939 г. изобретатель И. П. Иночкин построил первую автоматическую линию из агрегатных станков. Попытки внедрения машин автоматического действия предпринимались и в других отраслях производства.

В 1931 г. в Ленинградском политехническом институте была организована первая в Советском Союзе кафедра машин-автоматов под руководством С. В. Вяхирева. В следующем, 1932 г., кафедра станков-автоматов организуется под руководством Г. А. Шаумяна в МВТУ.

Первые исследования в этом направлении относятся также к 30-м годам. Одним из первых исследователей, изучавших теорию машин-автоматов, был Г. А. Шаумян, который в 1932- 1933 гг. разработал закон производительности машин. В 1937 г. А. П. Иванов разработал методику синтеза станков-автоматов: он поставил задачу синтеза механизмов автоматов в зависимости: от точности их действия. Позже он занимался вопросами экспериментального исследования точности их действия (1939). С. В. Вяхирев дал исследование содержания задачи проектирования машин-автоматов. Исходя из требований к технологическому процессу, он ставит соответствующую задачу синтеза механизмов и рассматривает пути ее решения методами теории механизмов. В 1939 г. оп опубликовал монографию «Автоматы и полуавтоматы». И. А. Клапаух дал пример создания схемы автомата повышенной производительности по заданному технологическому процессу (1937, 1938). В 1939 г. начал цикл исследований в области теории машин-автоматов С. И. Артоболевский.

Введение новых программ, в определенной степени стандартизировавших преподавание в высшей технической школе, и новая исследовательская тематика в области теории механизмов и машин нашли свое отражение в соответствующих документах. В середине 1938 г. Всесоюзный комитет по делам высшей школы при СНК СССР разработал программу по курсу «Теория механизмов и машин» с учетом новых исследований. В связи с этим старые учебники оказались непригодны, и к концу 1939 г. в соответствии с повой программой был издан учебник для машиностроительных вузов, паписанный профессорами Ленинградского индустриального института X. Ф. Кетовым и П. И. Колчиным. В основу книги авторы положили «Прикладную механику» Д. С. Зернова, X. Ф. Кетова, С. В. Вяхирева и Н. И. Колчина, в свою очередь бывшую развитием известного учебника Д. С. Зернова.

Учебник начинается разделом, посвященным исследованию структуры и классификации механизмов по Ассуру. Следующий раздел — синтез плоских механизмов — написан по Рело, с небольшими дополнениями. Кинематический анализ механизмов проводится с использованием классификации плоских механизмов, однако анализа групп наслоения авторы не дают и дальнейшее исследование проводят на основе классических примеров. Недостаточно разработана глава, посвященная кинетостатике. И некоторых разделах приводятся исследования самих авторов, в частности вводится понятие коэффициента потерь как отношения величины потерянной работы к полному количеству затраченной работы.

В 1940 г. был опубликован уже упоминавшийся выше большой курс И. И. Артоболевского «Теория механизмов и машин», н состоял из двух частей. Первая часть — «Структура и кинематика механизмов» — содержала два отдела, из которых один был посвящен структуре и кинематическому анализу механизмов, а второй — синтезу. Этот раздел, написанный в основном на базе работ самого автора, в значительной степени являлся монографическим исследованием. В сущности все исследования в области синтеза механизмов, которые в дальнейшем выполняла советская школа теории механизмов и машин, исходили из этой работы Артоболевского. Вторая часть книги «Динамика механизмов» содержала разделы, посвященные кинетостатике механизмов и собственно динамике.

Таким образом, к началу 40-х годов советская высшая школа получила не только новые программы, но и новые учебники. Свои учебные пособия и методические разработки по теории механизмов (главным образом в стеклографическом исполнении) выпустили и отдельные вузы страны.

В 30-х годах И. И. Артоболевский начал заниматься также историей науки и техники. Интересы эти были обусловлены, в частности, его знакомством с историческими исследованиями В. О. Ключевского. Изучение затем классиков отечественного и зарубежного машиностроения и механики способствовало их укреплению. Уже первые свои статьи и монографии, посвященные теории пространственных и плоских механизмов, Артоболевский снабжает многочисленными историческими и историко-библио-графическими справками. Отдельным разделам книг он предпосылает историко-библиографические введения, которые вводят читателя в курс дела и ориентируют в литературе. Первые его статьи, специально посвященные вопросам истории механики машин в Советском Союзе, датируются 1939 г.

Создание новых направлений в механике машин и развитие старых было невозможно без глубокой и вдумчивой работы по терминологии. Ряд терминов пришлось создать заново, некоторые, если не все, подлежали уточнению. Для одного и того же понятия часто пользовались несколькими различными терминами. Эту важную работу по пересмотру и унификации терминологии И. И. Артоболевский выполнил в 1938-1939 гг.

Начавшаяся Великая Отечественная война вынудила уже в первые месяцы эвакуировать заводы, фабрики, научные учреждения и учебные институты в восточные районы страны. Враг подступал к Москве — предприятия и институты столицы также начали готовиться к эвакуации. Часть лабораторий института машиноведения перебазировалась в Казань.

И. И. Артоболевский в июле 1941 г. вступил в народное ополчение, но через две недели был отозван и назначен уполномоченным Отделения технических наук АН СССР, чтобы наладить работу оставшихся в Москве лабораторий, нацелив их тематику на военные нужды.

Продолжал он также работу в Институте химического машиностроения и в университете. МИХМ был переведен на военное положение, Артоболевский назначен начальником отряда по борьбе с зажигательными бомбами и через сутки дежурил по ночам на крыше института. Читать лекции приходилось в холодных нетопленых аудиториях. Слушателей было мало — большинство ушло на фронт, оставшиеся в Москве работали на строительстве оборонительных сооружений, на занятия они приходили во второй половине дня. Когда в здание университета попала бомба, взрыв-пой волной был разрушен кабинет механизмов. Особенно пострадали деревянные модели, принадлежавшие еще Н. Е. Жуковскому, большинство из них так и не удалось восстановить.

В начале 1942 г. возвратилась из Казани лаборатория динамики машин. Вместе с Н. П. Раевским Иван Иванович организовал разработку проблем военного значения: экспериментальное изучение различных типов механизмов автоматического оружия, ‘ЗГ0 прицельности, пробивной способности для разных типов брони, изучение динамики тяжелого артиллерийского оборудования крейсеров, эсминцев и других военных кораблей, изучение их колебаний и влияния колебаний на прицельность. Тогда же он обратился к первому секретарю МГК КПСС А. С. Щербакову с предложением организовать Московское общество машиностроителей. Созданное в начале 1942 г. Общество занялось вопросами восстановления заводов, оборудование которых было вывезено из Москвы на восток, разработкой новых типов вооружения, созданием передвижных ремонтных баз для фронта, смонтированных в железнодорожных вагонах (за строительство ремонтных баз Артоболевский и его сотрудники получили личную благодарность Верховного Главнокомандующего). Работали также над созданием специализированных машин-автоматов для изготовления деталей прецизионного вооружения.

В январе 1942 г. по решению правительства И. И. Артоболевский был переведен в Московский авиационный институт имени Орджоникидзе заведующим кафедрой теории механизмов и машин. Перед авиационным институтом стояла задача ускоренной подготовки квалифицированных кадров. Артоболевский создал на кафедре в МАИ сильный педагогический коллектив: Б. В. Эделыптейн, Н. И. Левитский, Т. С. Жегалова, В. А. Зиновьев, М. И. Тишин. Сам Иван Иванович руководил работами по созданию новой авиационной техники и вопросами приборостроения. Одной из важнейших исследовательских тем в этом направлении была разработка системы вооружения самолета. За решение этой проблемы Артоболевский был награжден орденом Трудового Красного Знамени.

Как заместитель академика-секретаря Отделения технических наук АН СССР Артоболевский участвовал в организации семинаров и конференций, посвященных вопросам развития военной техники. В начале 1942 г. в Москве возобновил свою работу семинар по теории механизмов и машин, на котором докладывались многие важные для военного времени исследования по теории шарнирных механизмов и синтезу механизмов. В сущности именно в военные годы были выполнены основополагающие работы в этом направлении. Так, в 1944 г. была издана монография «Синтез механизмов» (три раздела которой были написаны И. И. Артоболевским, В. В. Добровольским и 3. Ш. Блохом), где были подытожены исследования советских, немецких и английских ученых. Монография не только знакомила с проблемой синтеза механизмов, но и послужила основой для дальнейшей исследовательской работы в этом направлении.

К началу 40-х годов наметились три основных направления синтеза механизмов — структурный, метрический п экспериментальный. В основе структурного синтеза лежали работы П. Л. Че-бышева, П. О. Сомова, М. Грюблера, Л. В. Ассура, А. П. Малышева. Сущность его заключается в построении правильной схемы механизма как совокупности различных кинематических пар, без учета размеров звеньев (впрочем, последнее ограничение иногда снимается). В 30-40-х годах в этом направлении работали главным образом немецкие ученые; из советских им занимались Малышев и Артоболевский.

Экспериментальный синтез механизмов ведет свое начало от экспериментов Рело; в 20-х годах его развивал Pay, его ученики и последователи. В СССР это направление не получило развития: его практическая применимость оказалась ограниченной, и к тому же любое экспериментальное решение предполагало схему механизма заранее заданной и сводилось к поискам шатунпой кривой, подходящей для данного конкретного случая.

Основное внимание исследователей было обращено на развитие метрического синтеза механизмов, который представлен геометрическими и аналитическими методами, точными и приближенными. Ведет он свое начало от исследований П. Л. Чебышева, выполненных им еще в середине XIX в. В конце века Бурместер работал над созданием геометрического синтеза механизмов; его работы были продолжены и развиты немецкими учеными главным образом в конце 20-х — начале 30-х годов.

Метод синтеза механизмов, над созданием которого работал И. И. Артоболевский в предвоенные и военные годы, является метрическим, точным и относится к геометрическому направлению. Рабочим аппаратом при этом служат методы начертательной и проективной геометрии. Артоболевским впервые была поставлена и решена задача синтеза механизмов с высшими парами, важное зпачение имело введенное им геометрическое место (так называемая бицентроида) мгновенных центров вращения в относительном движении двух звеньев, принадлежащее неподвижной плоскости. Метод явился теоретическим обоснованием и обобщением синтеза трехзвеиных механизмов с высшей парой, в частности зубчатых и кулачковых. Артоболевский показал, что подобные механизмы, несмотря на внешнее различие, аналогичны по своей сущности, а следовательно, к их исследованию можно применить аналогичные методы.

Вторая часть монографии «Синтез механизмов», написанпая В. В. Добровольским, была посвящена метрическому приближенному синтезу, теоретической базой которого служила кинематическая геометрия. Добровольский изложил результаты в этом направлении немецкой школы и свои собственные. В частности, решил несколько задач синтеза механизмов с низшими парами, связанных с их проворачиваемостыо, заданным углом передачи и передаточным отношением. Вывел условия нестеснимости механизмов при присоединении двухповодковых групп н рассмотрел задачу синтеза шестизвенных механизмов по заданным предельным положениям ведомого звена.

Третья часть монографии, написанная 3. Вдохом, имела своей темой аналитический и графоаналитический метод метрического синтеза механизмов, основанный на применении аппарата теории функций комплексного переменного. Этот метод, предложенный в конце XIX в. Дарбу, в 20-х годах был развит советскими учеными: в этом направлении вели исследования Н. В. Оглоблин, Л. Г. Лойцянский, С. А. Гершгорин, А. И. Лурье. С. С. Бюшгенс в монографии «Метод комплексного переменного, в кинематике плоских механизмов» (1939) обобщил полученные результаты. Некоторые задачи в этом направлении решил 3. Ш. Блох, в частности поставил задачу синтеза многозвенных механизмов графоаналитическим методом.

Советские ученые вели работы и в других направлениях. Так С. А. Черкудииов исследовал развитие метода геометрических мест по Бурместеру и перешел от построения отдельных геометрических мест частными способами к созданию общего метода их построения. Это дало возможность решать задачи синтеза механизмов по перемещениям шатунной плоскости с одновременным заданием в качестве дополнительных условий соответствующих углов поворота ведущего кривошипа.

С 1944 г. по инициативе С. И. Вавилова были начаты важные исследования в области военного приборостроения, в которых принял участие Артоболевский. Так возникло и получило развитие направление по созданию механизмов для точного воспроизведения определенных математических зависимостей.

Еще одним направлением синтеза механизмов, нашедшим особенное развитие в военные годы, была теория зубчатых зацеплений и зубчатых механизмов. Направление это имело в советской науке свою предысторию. Освоение в 30-х годах советскими машиностроителями новых типов машин — автомобилей, тракторов, самолетов, горно-металлургических, строительных и различных технологических — потребовало создания более совершенных зубчатых механизмов, а следовательно, и соответствующей теории. Были начаты исследования и получены определенные результаты. В области теории зубчатых зацеплений работали Н. И. Колчин и X. Ф. Кетов, Е. А. Чудаков. Появляются работы по исследованию зубчатых передач, корригированию зубчатых зацеплений, по теории редукторов.

Исследования были продолжены и развиты в военные годы. Можно сказать, что в это время были заложены основы едва ли не всех направлений теории зубчатых механизмов. Среди работ., опубликованных или выполненных в военные годы, особое место занимают труды ленинградских и московских ученых, которые несколько различались по тематике и методике исследования.

Ленинградской группой ученых (Н. И. Колчин, X. Ф. Кетов, Ф. Л. Литвин) была достаточно полно разработана теория эволь-вентного зацепления в аналитической форме с охватом также вопросов теории некруглых зубчатых колес, червячного зацепления планетарных механизмов. Особенностью ленинградских исследованний была глубокая связь с практическими задачами машиностроения, в частности, ряд работ был посвящен технологии производства зубчатых колес, расчетам на прочность, исследованиям износа колес.

Работы москвичей (В. А. Гавриленко, М. А. Крейнеса, М. С. Розовского, Н. А. Калашникова) касались исследования некоторых частных случаев зацеплений, создания практической теории корригирования эвольвентных зубчатых колес, теории сложных зубчатых механизмов.

В связи с работами по созданию автоматов и автоматических линий важное значение получила теория кулачковых механизмов. Как уже говорилось, в 30-х годах в этом направлении начали работать Н. Г. Бруевич, Л. Н. Решетов, Я. JI. Геронимус, В. В. Добровольский. В военные годы советскими учеными в этой области был сделан большой шаг вперед. И. И. Артоболевский исследовал функциональное подобие между кулачковыми и кривошипно-ползунпыми механизмами. М. М. Тишин и Я. Л. Геронимус решили некоторые задачи синтеза кулачковых механизмов. В большой работе, посвященной кинематике машин-автоматов, С. И. Артоболевский исследовал важные вопросы теории плоских и пространственных механизмов. Эта работа С. И. Артоболевского сыграла важную роль в развитии теории машин автоматического действия. В самом конце 30-х годов только еще начинались попытки теоретического осмысливания этого класса машин. В этом направлении работали С. В. Вяхирев, И. JI. Клапаух, Г. А. Шаумян. Нужды фронта потребовали быстрого создания автоматов, в первую очередь в самой машиностроительной промышленности, а также в других отраслях производства. Одновременно с конструкторскими изысканиями началась работа по изучению отдельных типов машин-автоматов иностранного производства и по созданию теории автоматов. И. И. Артоболевский, в соавторстве с С. И. Артоболевским, В. А. Юдиным и Г. А. Шаумяном, выпустил монографию «Методы анализа машин-автоматов», в которой исследовал структуру, кинематику и кипетостатику автоматов. Г. А. Шаумян занимался исследованиями главным образом металлорежущих автоматов.

В области теории пространственных механизмов работал В. В. Добровольский. Им были предложены методы синтеза сферических механизмов, разработанные по аналогии с методом Бур-местера для плоских механизмов. Для изображения сферы па плоскости Добровольский использовал стереографическую проекцию. Общий метод он применил затем для решения задач построения сферического четырехзвенника по двум, трем, четырем и пяти парам положений двух вращающихся звеньев и для построения направляющих сферических механизмов с приближенно-круговыми траекториями.

В военные годы внимание исследователей привлекли задачи Динамики. В машиностроение пришли они «со стороны» — из математики и аналитической механики. Узкопрактические цели-военного времени заставили обратить особенное внимание на проблему колебаний, в частности нелинейных, связанных с эксплуатацией самолетов, военно-транспортной техники, артиллерийских систем. Важное значение получили проблемы устойчивости движения и динамики тела переменной массы: советское ракетостроение ведет свое происхождение от знаменитых «катюш», однако теоретические исследования в этом направлении велись и раньше.

Одной из первых задач динамики, решенных в военные годы, была задача о маховике. Ее, конечно, едва ли можно назвать повой — это была одна из первых задач динамики машин, привлекших внимание исследователей. Поставлена она была в 1810 г. Гениво, затем ее решением занимались в разные годы Кориолис, Понселе, Морен, Радингер, Виттенбауэр, К. Э. Рерих, Г. Ф. Про-скура, В. Л. Кирпичев, Н. И. Мерцалов и другие ученые. В 1939 г. Е. М. Гутьяр поставил задачу строгого расчета массы маховика по методу Мерцалова-Рериха, не осложняя его построением диаграммы Виттенбауэра.

В 1943 г. И. И. Артоболевский разработал способ расчета маховика, в основу которого положил метод касательных усилий и идею Гутьяра об учете влияния возвратно движущихся масс машины при постоянном значении скорости. При этом исключались необходимость в построении ряда промежуточных диаграмм и проведение касательных к диаграммам, а решение получалось точным; иначе говоря, метод объединил простоту метода Радингера с полной принципиальной точностью решения задачи способами Виттенбауэра и Мерцалова-Гутьяра.

В течение ряда военных лет семинар по теории механизмов и машин заслушал около 100 докладов; некоторые из них в 1947 и 1948 гг. были опубликованы в двух первых томах «Трудов» семинара. Семинар объединил практически всех основных исследователей, работавших в области теории механизмов и машин. Коллективное обсуждение докладов помогало авторам выяснить слабые места предлагаемых ими теорий и в то же время информировало научную общественность о новых проблемах. Все это способствовало становлению школы — возник центр, вокруг которого объединились усилия ученых.

Выше были упомянуты некоторые темы исследований, выполненных в военное время и прошедших через «фильтр» семинара. Естественно, что работ было значительно больше и не все они соответствовали интересам дня — многие включали задел на будущее. В этом плане можно указать на цикл работ А. П. Иванова по теории автоматов и по экспериментальным методам исследования задач кинематики и динамики. М. М. Гернет продолжал исследования в области геометрии масс и в области экспериментальных методов исследования. С. Н. Кожевников занимался динамикой металлообрабатывающих станков, в частности начал исследования в области динамики неустановившихся процессов. С. Г. Кислицын начал разработку винтового исчисления в применении к теории пространственных механизмов. В. А. Зиновьев приступил к развитию векторного метода исследования механизмов. В. Н. Кудрявцев исследовал припципы построения планетарных механизмов.

Для И. И. Артоболевского военные годы были заполнены напряженной работой. Им был написан учебник по теории механизмов и машин для высшей технической школы, изданы (в соавторстве) три важные монографии — по сиптезу механизмов, по теории механизмов, созданных Чебышевым, и по теории машин автоматического действия, опубликован ряд статей. Много внимания он уделял организации научной школы по теории механизмов, становление которой произошло именно в военные годы. Несмотря на трудности военного времени, связанные с условиями работы, с проведением экспериментов, нехваткой оборудования, исследователей и вспомогательного персонала, была намечена исследовательская тематика, которая чутко улавливала потребности развития машиностроения и эксплуатации машин.

В Институте машиноведения И. И. Артоболевский и Н. П. Раевский работали над созданием и улучшением экспериментальных методов исследования машин. В 1942-1943 гг. только по вопросам теории автоматов И. И. Артоболевским и его сотрудниками было издано около 50 печатных листов. В том же, 1943 г. И. И. Артоболевский составил первый вариант своего справочника по механизмам: им было учтено 1100 механизмов общего назначения, применявшихся в машиностроении тех лет. Тогда же, вместе с В. А. Зиновьевым и Б. В. Эделыптейном, он составил известный задачник по теории механизмов.

В 1942 г. И. И. Артоболевский был избран первым заместителем академика-секретаря Отделения технических наук АН СССР. Несмотря на напряженную деятельность в Институте машиноведения, в университете и в МАИ, он ведет большую общественную работу, в частности назначается председателем экспертной комиссии ВАК по машиностроительным специальностям, избирается членом ЦК Союза работников высшей школы и научных учреждений и председателем Всесоюзного научно-техни-ческого общества машиностроителей.

За свою научную и общественную деятельность в годы Великой Отечественной войны И. И. Артоболевский был награжден двумя орденами Трудового Красного Знамени и медалями «За оборону Москвы» и «За доблестный труд в Великой Отечественной войне». Тогда же ему было присвоено звание заслуженного, Деятеля науки и техники РСФСР.

И кроме того в военные годы была создана научная школа в области теории механизмов и машин и найдены такие организационные формы, которые уже через несколько лет сделали ее не только самой влиятельной, но и самой большой в мире. Вскоре стало ясным, что дальнейшее развитие мировой науки о машинах в значительной степени зависит от результатов, полученных советской школой, и от методов, разработанных ею.

При этом важное значение имело освоение классического наследства русских ученых. Выше мы писали, что русским ученым принадлежали важные результаты в области теории механизмов.

Применение математических методов к решению задач механики машин, вопросы теории структуры, кинематики, кинетостатики, постановка задач синтеза механизмов и теории пространственных механизмов, теория ускорений высших порядков, динамика тела переменной массы, динамика рабочих машин — вот некоторые из вопросов, которые были глубоко изучены русскими учеными, учениками П. JI. Чебышева, Н. Е. Жуковского и В. Н. Лигина, и вошли в золотой фонд идей, унаследованных советскими исследователями.

Можно сказать, что предысторией школы было освоение и разработка идей Ассура. В военные годы было начато изучение и дальнейшее развитие классических работ П. Л. Чебышева, на которых базировались важнейшие направления синтеза механизмов.

В противоположность задаче анализа механизмов задача синтеза многозначна. Ее сущность заключается в установлении некоторого соответствия между множеством механизмов и множеством «законов», которые можно воспроизвести с помощью механизмов.

Однако нет возможности установить однозначное соответствие между «законами» и механизмами: каждый «закон» можно воспроизвести при помощи совершенно различных механизмов; с помощью одного и того же механизма, варьируя величину его параметров, можно получить различные «законы».

Один и тот же «закон» можно воспроизвести точно и приближенно — но это теоретически. Зачастую приближенные методы дают более точное решение поставленной задачи, чем точные: дело в том, что точность на чертеже и точность в реальном исполнении механизма не совпадают; например, в шарнирных механизмах ошибка нарастает за счет увеличения числа шарниров, а в механизмах с высшими парами — за счет несовершенства профиля. Впрочем, и тут, и там существенную роль играет длительность работы механизма, сопровождающаяся износом профилей и увеличением зазоров в шарнирах. Поэтому определение схемы механизма для решения какой-либо конкретной задачи зависит от большого числа дополнительных условий, которые, собственно, не имеют никакого отношения к определению его кинематических параметров. И иногда можно перебрать много схем, прежде чем будет найдено оптимальное решение.

К сожалению, операции синтеза механизмов не обладают простотой. В частности, очень сложны операции геометрического синтеза, они требуют точной и тонкой графической работы и сложных геометрических построений. Все время идет поиск методов, требующих наименее трудоемких математических и аналитических операций. Не следует также забывать, что вычислительных машин на вооружении машиноведов тогда еще не было.

Поиски «удобных» методов синтеза и привели к изучению классического наследия П. Л. Чебышева. Побочным фактором в этом отношении послужила юбилейная дата — 8 декабря 1944 г. исполнялось 50 лет со дня смерти ученого, которую было решено отметить выпуском в свет специального сборника.

Не все в работах П. Л. Чебышева было ясно: многое он делал для себя, не оставив промежуточных вычислений и рассуждений, а его мысли, запечатленные в моделях механизмов, вообще требовали «расшифровки». Эту нелегкую работу выполнили советские машиноведы, в первую очередь И. И. Артоболевский и его ученик Н. И. Левитский.

Метод синтеза механизмов по Чебышеву, как уже указывалось, ведет свое происхождение от задачи Уатта. Для преобразования возвратно-поступательного движения поршня паровой машины в качания коромысла Уатт изобрел механизм параллелограмма, один из первых шарнирных механизмов в истории машиностроения. Решение Уатта было остроумным, но несовершенным, и Чебышев поставил перед собой цель — разработать такой математический метод, с помощью которого можпо было бы определить размеры звеньев шарнирного механизма, одна из точек которого приближенно воспроизводила прямую линию. В 1854 г… он опубликовал мемуар «Теория механизмов, известных под названием параллелограммов», в которой решил эту и несколько подобных задач. Как мы уже знаем, этот мемуар явился не только первой работой по приближенному синтезу механизмов, но и вообще первым трудом по теории механизмов, в котором важную роль играл математический аппарат.

Для применения метода Чебышева к решению конкретных задач теории механизмов надо установить аналитическое выражение разности между заданным законом движения и тем законом, который может воспроизвести механизм. Чтобы это воспроизведение имело достаточную точность, разность должна возможно мало отличаться от нуля. На основании теоремы Чебышева составляется система уравнений, которые дают возможность определить параметры механизма. Это решение не только обеспечивает достаточное число уравнений для определения неизвестных параметров механизма, но и позволяет точно подсчитать величину максимального отклонения от заданного закона. Метод является мощным средством для решения задач синтеза механизмов. Чебышев подошел к нему, исходя из практических соображений при поисках механизма, наилучшим образом воспроизводящего прямую линию, однако в дальнейшем сам применял его к значительно более сложным задачам.

Существенную часть творчества Чебышева составляют механизмы, построенные им для проверки теоретических положений.

В серии работ, которые И. И. Артоболевский и Н. И. Левит-ский посвятили исследованию творчества П. Л. Чебышева в области теории механизмов, исходным был их совместный доклад, зачитанный на заседании семинара в декабре 1944 г. (опубликован в 1947 г.) «П. Л. Чебышев и русская теория механизмов». В следующем, 1945 г. был издан второй выпуск научного наследия Чебышева, который содержал исследование его механизмов.

В этих работах были изучены истоки творчества Чебышева. Авторы пытаются выяснить, почему из всей совокупности механизмов, известных в то время, он выбрал наиболее сложную группу и почему, посвятив ряд мемуаров исследованию этого вопроса и построив много остроумных механизмов (из которых до нашего времени дошла, очевидно, лишь незначительная часть), пе создал обобщающего труда по синтезу механизмов. Объясняется это, по мнению авторов, особенностью всего научного творчества Чебышева — его постоянным стремлением к преодолению конкретных трудностей. Это стало причиной того, что на протяжении полувека никто не заинтересовался этой стороной творчества Чебышева. Его математическая слава затмила его прикладные работы.

Обычно в русской и зарубежной литературе имя Чебышева связывают с синтезом направляющих механизмов, однако работы

Артоболевского и Левитского показали, что диапазон его творчества в этом направлении был значительно шире. Чебышев решил большой цикл задач, относящихся к построению механизмов, воспроизводящих симметричные шатунные кривые. Используя свойство симметрии, решил задачи синтеза шарнирных механизмов с остановками и служащих для воспроизведения двух качаний коромысла за один оборот кривошипа, механизмов для; передачи вращательного движения и т. п.

Анализ свойств симметричных шатунных кривых привел Чебышева к постановке ряда задач синтеза приближенно направляющих механизмов, шатунные кривые которых на всем своем протяжении или на некоторых участках приближаются к дугам окружностей и к прямым. Кроме того, он решил и ряд задач синтеза конкретных механизмов (парораспределения, весов., пресса, регулятора и т. п.).

Авторы проанализировали 41 механизм Чебышева и ряд их модификаций, что составило около 80 различных вариантов. Их труд, впервые познакомивший машиноведов с еще одной стороной творчества Чебышева, явился событием для научной общественности — советская школа по теории механизмов получила и новое поле деятельности, и рабочий аппарат для исследования.

В том же юбилейном сборнике была опубликована статья 3. Ш. Блоха «Основные результаты работ П. Л. Чебышева по метрическому синтезу плоских механизмов» и статья В. В. Добровольского «Вопросы структуры механизмов в работах П. Л. Чебышева», посвященная структурной формуле Чебышева и встречающимся у него механизмам с пассивными связями.

Работа семинара по теории механизмов имела еще один аспект: он стимулировал привлечение новых кадров к исследованиям по теории механизмов и машин. Базой семинара продолжал оставаться Институт машиноведения. Здесь в 1944 г. начал работать Н. И. Левитский, в 1945 г. сюда перешел из Ленинградского политехнического института С. А. Черкудинов. В эти же годы начали работать в институте ученики И. И. Артоболевского — И. Е. Кобрипский, А. Е. Кобринский, В. А. Зиновьев, Д. С. Тав-хелидзе.

Следует отметить, что война сильно изменила географию исследований в области теории механизмов. Эвакуированные заводы подняли технический уровень восточных районов страны и способствовали развитию там большой промышленности, в частности мощного машиностроения, а эвакуированные научно-исследовательские и учебные институты привнесли научную и педагогическую культуру. Вместе с новыми вузами появились новые исследовательские центры, много исследователей работало в заводских лабораториях и конструкторских бюро. Таким образом, уже к концу войны границы школы расширились количественно и качественно, исследовательская тематика приблизилась к насущным нуждам машиностроения.

Задачи восстановления народного хозяйства и научно-педагогического потенциала в освобожденных от врага районах остро поставили вопрос о кадрах. Сеть технических учебных заведений, которой обладала страна в конце 30-х годов, оказалась недостаточной. Уже в годы войны начинают организовываться новые вузы: в 1942 г. были открыты Омский машиностроительный и Куйбышевский авиационный институты, в 1943 г. — Пензенский политехнический и др.

Военные годы стали переломными в истории советской науки о машинах. Естественно, что это не могло не отразиться также и па дисциплине «теория механизмов и машин». Если в 30-х годах в учебной литературе и содержании отдельных программ был определенный разнобой, то в военные годы преподавание было унифицировано. В 1945 г. издан «Курс теории механизмов и машин» И. И. Артоболевского — учебник для машиностроительных специальностей, ставший основным пособием советской технической школы по механике машин. Высшая школа впервые получила логически строгое изложение классических результатов, полученных советскими учеными в области структуры, классификации, анализа и основ синтеза механизмов, а также кинетостатики механизмов и динамики машин.

Как и другие работы Артоболевского, учебник отличается историчностью изложения. Кроме вступительного очерка, посвященного истории развития теории механизмов и машин в России, рассматривается история отдельных направлений, приводятся исторические и библиографические справки. В учебник включены основы проектирования механизмов с низшими и высшими парами, экспериментальные методы исследования, а также кинетостатика и динамика машин. Значительная часть книги базируется на исследованиях как самого автора, так и других советских машиноведов.

Первые годы советской школы теории механизмов и машин проходили в нелегких условиях, но результаты были значительными. Уже существовал официальный центр исследований — Институт машиноведения. При нем работал семинар, была намечена тематика исследований, создана экспериментальная база, и первые результаты разработок школы были доведены до высших учебных заведений. Кроме центра в Москве возникли научно-исследовательские группы на периферии, главным образом при кафедрах вузов и в отделах механики научно-исследовательских и проектных институтов. Но творческих специалистов было еще немного, я одной из важнейших задач школы сразу же стал вопрос подготовки кадров в области теории механизмов и машин.

В послевоенные годы советская школа теории механизмов и машин вступила уже как оформившаяся научная группа, имеющая собственную тематику, базу и собственные методы исследования. Коллективные методы исследования и новый тип организации исследовательской работы, семинарские обсуждения полученных результатов, наконец, количественный рост школы — все это стимулировало ее дальнейшее развитие. Впервые паука о машинах стала действительной теорией машиностроения и обратила свое внимание не на абстрактные машины и механизмы, а на реальные машины.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум