Послевоенные годы, начало научно-технической революции

Категория:
Советская школа механики машин


Послевоенные годы, начало научно-технической революции

В 1946 г. Первая сессия Верховного Совета СССР второго созыва приняла Закон о четвертом пятилетнем плане восстановления и развития народного хозяйства СССР па 1946-1950 гг. Особенно важные задачи встали перед советскими машиностроителями: нужно было перестраивать на ходу технологические процессы восстанавливаемых заводов, одновременно создавая новые машины и новое оборудование. Повысилась роль средств малой механизации в машиностроении, в горном деле, на строительных и дорожных работах. Возникшая в предвоенные годы тенденция автоматизации производства теперь становится насущной необходимостью.

Через месяц после окончания Великой Отечественной войны, 15 июня 1945 г., открылась Юбилейная сессия Академии наук СССР, посвященная 220-летию со дня ее основания. ЦК ВКП(б) и СНК СССР обратились к Академии с приветствием, в котором отмечалась ее большая роль в деле развития отечественной науки и выражалась уверенность, что и в дальнейшем Академия наук будет развивать лучшие традиции отечественной и зарубежной науки, всемерно использовать ее достижения для развития хозяйства и культуры народов СССР и еще выше поднимет авторитет советской науки среди народов мира. Закрывая сессию, президент АН СССР академик В. Л. Комаров отметил, что она явилась «всенародным признапием военного, государственного и культурного значения науки. Но одновременно она была мировым признанием тех преимуществ для развития науки, которые созданы социалистическим строем».

В ноябре 1946 г. состоялись первые послевоенные выборы в Академию наук, по отделениям физико-математических и технических наук, в частности, были избраны А. А. Андронов, И. И. Артоболевский, А. И. Берг, А. Н. Динник, М. В. Келдыш, М. А. Лаврентьев, А. И. Некрасов, И. Г. Петровский, П. А. Ре-биндер, Д. В. Скобельцын и др.

Кандидатура И. И. Артоболевского была выдвинута академиками Н. Г. Бруевичем и Л. С. Лейбензоном, при этом была подчеркнута тесная связь его научных результатов с практическими потребностями, в частности указано на важность проведенных им исследований по структуре и кинематике механизмов для современного машино-, автомато- и приборостроения.

«Проектирование всякой машины, — сказал Л. С. Лейбензон, — начинается с детально структурного п кинематического расчета. Целый ряд самых совершенных механизмов-автоматов (обувные, пищевые, полиграфические, автоматы управления артиллерийским огнем и т. д.) представляют собой чисто кинематические устройства, в которых действующие силы или очень малы, или же не могут быть учтены в последующем, после кинематики, силовом расчете». Далее он отметил, что в числе 80 работ И. И. Артоболевского 25 посвящены проблемам кинетостатики, динамики и теории регулирования и все они связаны с нуждами машиностроения: «Как известно, курс теории машин и механизмов, изданный двумя изданиями, является основным пособием конструкторских бюро заводов, проектировочных организаций и т. д. Из числа работ, посвященных непосредственно методам расчета специальных машин, можно указать на «Структуру и кинематику механизмов с качающимися шайбами». Работа посвящена теории гидравлических передач и механизмов двигателей, широко применяющихся в современном машиностроении, танкостроении, моторостроении и т. д. Монография «Теория и методы уравновешивания щековых дробилок» посвящена практической задаче проектирования этих машин. По методам, разработанным в монографии «Динамический анализ компрессоров советского производства», велось проектирование первых компрессоров отечественного производства. Наконец, нельзя не отметить двухтомной монографии но анализу машин-автоматов, посвященной методам анализа и проектирования автоматов пищевой, полиграфической и металлообрабатывающей промышленности».

Л. С. Лейбензон остановился на методе расчета маховика, предложенном Артоболевским: «В настоящее время существует метод Радингера, основанный на построении диаграмм тангенциальных сил, и метод Виттенбауэра, основанный на построении диаграммы кинетической энергии в функции приведенных масс. Конструкторы и инженеры обычно пользуются методом Радингера вследствие его большей простоты, но при этом забывают, что в этом методе заложена принципиальная ошибка, заключающаяся в том, что первоначально предполагается равномерное вращение кривошипа и все силы инерции определяются при этом предположении. Получив после этого неравномерное вращение кривошипа, Радингер устраняет эту неравномерность путем постановки маховика. Таким образом, метод Радингера содержит явные противоречия, и, как указывалось еще в работах Жуковского, он является принципиально неверным. Для современных машин, обладающих в некоторых случаях весьма большой неравномерностью хода, подсчет по методу Радингера дает преувеличенное значение маховых масс до 20-30%. Смысл работы Арто-олевского заключается в том, чтобы показать, что если к этой задаче применить уравнение Лагранжа второго рода, то задача может быть решена совершенно точно, без всяких упрощающих или искажающих действительное движение предположений. Эту задачу Артоболевский решил, показав, как может быть найдена производная от приведенного момента инерции по углу поворота. Для нахождения этой производной можно воспользоваться разложением функции в ряд Фурье (метод Рериха) или непосредственным дифференцированием диаграмм приведенных моментов инерции, или, наконец, методом планов ускорений, который, как известно, является всегда построенным для машин, динамический расчет которых производится. Применяя метод, предложенный Артоболевским, инженеры смогут использовать хорошо известный им метод расчета маховых колес и при этом не получать тех грубых ошибок, которые получаются при пользовании методом Радингера».

Среди исследований Артоболевского в области синтеза механизмов Л. С. Лейбензон остановился на разработанной им теории синтеза центроидных механизмов: «Укажем только несколько примеров применения центроидных механизмов. Некруглые колеса применяются, и очень широко, в современных автоматах и механизмах управления артиллерийским огнем. В механизмах двигателей и автоматов широко применяются механизмы перекатывающихся рычагов, являющихся центроидами. Вся теория построения циклоидальных и цевочных зацеплений основана на теории центроид. Последние марки заграничных редукторов, применяющихся в самолетостроении и представляющих собой сложные цевочные планетарные передачи, являются также центроид-ными механизмами». (Монография И. И. Артоболевского «Синтез механизмов», в которой была изложена теория центроидных механизмов, в 1946 г. была отмечена премией Чебышева).

Далее Лейбензон указал на большой труд И. И. Артоболевского «Механизмы», над которым он работал на протяжении десяти лет (т. 1 вышел в 1947 г., т. 2 — в 1948, т. 3 — в 1949, т. 4 — в 1951 г.). В целом это издание составило энциклопедию современной науки о механизмах — в него вошло описание более 4000 различных механизмовПомимо механизмов с жесткими звеньями описывались также механизмы с гидравлическими, пневматическими и электрическими устройствами. Справочник был предназначен для практического использования, поэтому автор принял своеобразную, как бы синтезированную, систему классификации — по структурно-конструктивным признакам и по функциональному назначению механизмов.

Справочник разошелся крайне быстро и сразу же стал настольной книгой конструкторов, что подтвердило важность издания справочной литературы, то механизмам.

В 1947 г. профессор С. О. Доброгурскпе в соавторстве с ф. А. Соколовым и Е. И. Захаровой издал краткое справочное руководство по механизмам. В 1950 г. С. Н. Кожевников в соавторстве с Я. И. Е!сипепко и Я. М. Раскиным выпустил «Элементы механизмов», в которых было описано более 2500 механизмов и их элементов, классифицированных по функциональным признакам.

В первые послевоенные годы семинар по теории механизмов и машин при Институте машиноведения АН СССР был единственным, но уже в 1947 г. организовался его филиал в Ленинграде, руководителем которого стал X. Ф. Кетов, а с 1948 г. — М. В. Семенов. В 1950 г. организуется филиал семинара в Харькове (под руководством Я. Л. Геронимуса), в 1951 г. — в Днепропетровске (под руководством С. Н. Кожевникова) и в Тбилиси (под руководством Д. С. Тавхелидзе).

С 1943 по 1947 г. на заседаниях семинара было заслушано около 100 докладов. В ноябре 1947 г. на заседании семинара, посвященном 30-летию Великой Октябрьской социалистической революции, И. И. Артоболевский прочитал доклад «Успехи советской теории механизмов и машин», в котором подвел итог работы семинара и советской школы по теории механизмов и машин.

Уже в эти годы выделились основные направления семинара: учение о структуре и классификации механизмов, анализ и синтез плоских шарнирных механизмов, теория пространственных механизмов, теория зубчатых и кулачковых механизмов, кинетостатика и динамика машин, теория машин автоматического действия.

Исходной системой структурной классификации для дальнейших исследований советской школы теории механизмов и машин послужила классификация Ассура, обработанная и обобщенная И. И. Артоболевским; она же излагалась почти во всех учебниках и учебных пособиях по теории механизмов. При ее разработке Артоболевский развил и критически переработал также структурные идеи Чебышева, Сомова и Гохмана.

Основой классификации является теория кинематических пар. Артоболевский различает пары от первого класса (пять степеней свободы, одно условие связи) до пятого (одна степень свободы, пять условий связи). При этом любая высшая пара может быть заменена кинематической цепыо, состоящей из звеньев, входящих только в пары пятого класса. На этом основании исследование механизмов с парами любого класса можно свести к исследованию механизмов с парами только пятого класса. Это обстоятельство вводит единство в изучение механизмов и обосновывает возможность привести структурное исследование (и построение) механизмов к исследованию (и построению) структурных схем.

Исходя далее из условия Сомова-Малышева, Артоболевский различает пять семейств механизмов. Интересна логическая последовательность классификации: в ней не различаются плоские и пространственные механизмы, а плоские механизмы рассматриваются как частный случай пространственных. В этой системе нулевым семейством механизмов называется такое, к которому относятся механизмы, на звенья которых не наложено никаких общих связей. Если на звенья механизма наложена одна общая связь, то соответствующие механизмы относятся к первому семейству, ко второму относятся механизмы, на звенья которых наложены две общие связи, к третьему — три общие связи. Так, например, могут быть уничтожены три поступательных движения (при ортогональной системе координат); соответствующие механизмы третьего семейства называются сферическими. Если же уничтожить одно поступательное движение и два вращательных, то соответствующие механизмы, также относимые к третьему семейству, будут плоскими; отсюда вытекает возможность исследования сферических механизмов методами, разработанными для плоских механизмов.

Последним семейством является четвертое, на звенья которого наложены четыре общие связи. К этому семейству, в котором полностью отсутствуют вращательные пары, относятся, например, клиновые механизмы.

Одним из важных понятий теории структуры является группа. Группой называется такая кинематическая цепь, которая после ее присоединения крайними свободными элементами пар к стойке будет иметь нулевую степень подвижности и которую нельзя расчленить на самостоятельные кинематические цепи нулевой степени подвижности. Простейшей группой третьего семейства является двухповодковая, которую для плоских механизмов иногда называют диадой Сильвестра.

Для образования кинематических групп различных семейств И. И. Артоболевский предложил метод развития контура, заключающийся в следующем: всякая достаточно развитая группа может состоять из одного или нескольких контуров, образующих каждый в отдельности замкнутую кинематическую цепь и несколько незамкнутых цепей, которыми звенья контура могут присоединяться к звеньям первичного механизма. Незамкнутые цепи, состоящие из одного лишь звена, называются поводками. Цепи, состоящие из нескольких звеньев, носят название развитых поводков, или ветвей. В качестве основной структурной составляющей группы Артоболевский принимает замкнутый контур, который может быть жестким или обладать подвижностью. В самом общем семействе — нулевом — подвижный контур должен иметь не менее семи пар пятого класса, в первом семействе — не мепее шести пар пятого класса и т. д. Поэтому контур, обладающий пятыо или четырьмя парами пятого класса, будет в цепях нулевого или первого семейства жестким, а в цепях третьего и четвертого семейств его звенья будут иметь взаимную подвижность.

Ведущей идеей Артоболевского в развитой им классификации является принцип последовательного вырождения цепей путем наложения на них некоторых общих связей. Этот принцип распространяется и на методы кинематического анализа: механизмы нулевого семейства исследуются наиболее общими методами, частными случаями которых являются методы анализа механизмов, принадлежащих ко всем прочим семействам. Этот принцип еще раз подтверждает правильность структурного подхода: действительно, механизмы третьего семейства исследуются одинаковыми методами.

Первая пара этих значений соответствует группе второго класса второго порядка. Присоединяя ее концевыми элементами шарниров к ведущему звену и к стойке, получим семи-звенный шарнирный пространственный механизм нулевого семейства второго класса второго порядка. Заменяя пары пятого класса парами высших классов и соответственно сокращая число звеньев, получим механизмы того же семейства, класса и порядка. Аналогично образуются механизмы второго класса других семейств. Механизмы третьего класса всех семейств будут включать жесткие контуры.

Таковы были принципиальные положения классификации, предложенной И. И. Артоболевским. Классификация, разработанная В. В. Добровольским, хотя исходила из тех же оснований, имела некоторые особенности — и принципиальные, и терминологические. Двухзвепный механизм, механизм первого класса по Артоболевскому, Добровольский называет нулевым механизмом и образует более сложные механизмы обычным путем, последовательно подсоединяя к нулевому механизму и к стойке группы, которые он называет цепями наслоения. Если такая цепь не изменяет числа степеней свободы механизма, то он называет ее ассуровой; остальные цепи, которые меняют это число, он делит па порядки, положительные и отрицательные, в зависимости от того, увеличивают или уменьшают они число степеней свободы и на сколько единиц. Такие цепи он называет неассуровыми; при этом ассуровы цепи будут иметь нулевой порядок.

Как указывает Добровольский, хотя наибольшим вниманием до последпего времени пользовались ассуровы цепи благодаря их кинематической и статической определимости, иногда целесообразно вводить в исследование и пеассуровы цепи. При этом преимущественное значение могут иметь цепи отрицательных порядков, поскольку опи могут соединять несколько механизмов с независимыми движениями в один и служить, таким образом, средством передачи движения между ними.

В классификациях, предложенных И. И. Артоболевским и В. В. Добровольским, пассивные и излишние связи, как не влияющие па кинематику механизма, не введены в систему и остаются, если можно так сказать, за балансом. Н. И. Колчип сделал попытку построить классификацию таким образом, чтобы в нее входили и механизмы с пассивными связями. Он строит классификационную таблицу, в которой по диагонали помещает символы «основных механизмов», т.е. тех, которые учтены классификациями Артоболевского и Добровольского, в остальпые клетки таблицы (под диагональю) помещает «специальные» (по терминологии Колчина) механизмы, которым присущи повышенные пассивные ограничения, связанные со специальным расчетом их геометрических параметров или с особыми технологическими условиями изготовления. Механизмы, расположенные выше диагонали, он называет непредельными; число их пассивных ограничений меньше того, которое допускается, исходя из наличия в них числа общих связей. Они имеют ценную практическую особенность: меньшую чувствительность к погрешностям изготовления и моп-тажа по сравнению с основными и специальными механизмами.

Л. В. Ассур строил группы высших порядков и классов, применяя способ, названный им методом развития поводка: поводок развивается в жесткий треугольник, два свободных угла которого выпускают по поводку. В дополнение к этому способу В. В. Добровольский предложил метод разложения шарнира. Идея метода заключается в замене шарнира, соединяющего два звена, системой двух стержней. Разлагая внешний шарнир двухповодковой группы, можно получить трехповодковую группу. Таким способом можно получить и более сложные группы, в частности и такие, которые отсутствуют среди статически определимых групп Ассура.

Однако и метод Добровольского не смог открыть всех возможных групп, которые смогли бы пополнить классификационную си-тему плоских механизмов. Учитывая это, Г. Г. Баранов в 1948 г. предложил новую классификацию групп, исходя из числа звеньев.

Если подсоединить группу Ассура к жесткому звену всеми свободными поводками, то получается ферма. Наоборот, если изъять одно звено из статически определимой фермы, то она преобразуется в группу Ассура. Это последнее обстоятельство и принимает Баранов в качестве исходного для образования новых групп.

Таким образом, все попытки улучшить теорию структуры механизмов и пополнить классификацию исходили из одних и тех же положений, и некоторые теоретические исправления едва ли оказали особенное влияние на практические методы исследования механизмов.

Исследования в области кинематики плоских шарнирных механизмов были направлепы главным образом па разработку методов синтеза механизмов. Продолжено было освоение и дальнейшее развитие классического наследия Чебышева.

В работе Н. И. Левитского (1946 г.) «Синтез механизмов по Чсбышеву» в качестве функции, характеризующей отклонение от заданной зависимости, принимается взвешенная разность. В более поздней своей монографии «Проектирование плоских механизмов с низшими парами» Левитский комбинирует способ наименьших квадратов с наилучшим приближением функций полиномами. Для получения достаточно удобного выражения отклонения от заданной функции он предлагает использовать взвешенную разность с параметрическим весом, представляемую в виде некоторого обобщенного полинома; опа может иметь и более сложный вид. При вычислении параметров автор применяет квад-ратическое приближение, интерполирование и наилучшее приближение. В качестве примеров в монографии разобраны проектирование шарнирного четырехзвенника и кривопшино-ползун-ного механизма по заданному закону движения и по заданной траектории.

Исследования в области синтеза плоских шарнирных механизмов проводились и в других направлениях. Так, в работе М. В. Семенова (1947) были изучены шатунные кривые четырехзвенных механизмов с ограничением заданной конфигурацией. Он решал эту задачу путем разложения шатунных кривых на отдельные гармоники. Одпу из гармоник считал основной, а другие варьировал таким образом, чтобы шатунная кривая получила требуемую конфигурацию; примерными очертаниями шатунпых кривых «втор задавался.

В 1948 г. вышла из печати работа 3. Ш. Блоха «Приближенны и синтез механизмов», в которой автор изложил как резуль-1аты самого Чебышева, так и результаты, полученные в развитие (!го идей, точнее — о применении идей Чебышева к некоторым типам механизмов.

В ряде работ С. А. Черкудинова для синтеза шарнирных механизмов был предложен способ интерполирования с кратными узлами. Черкудинов проводил исследования в области геометрического синтеза механизмов по Бурместеру, а затем перешел к аналитическому решению тех же задач. Таким образом произошло сближение методов, и идеи Бурместера были приведены «в непосредственный контакт» с идеями Чебышева.

40-е и 50-е годы характеризуются интенсивной разработкой методов синтеза механизмов. Большинство работ было выполнено по обоим направлениям приближенного синтеза. Однако в связи с возросшей ролью вычислительной техники увеличилось число исследований в области точных методов синтеза механизмов. В этом направлении работал Н. Г. Бруевич; в 1946 г. он опубликовал монографию «Точность механизмов», а в 1954 г., в соавторстве с Б. Г. Доступовым, — «Счетно-решающие устройства». Механизмами для точного воспроизведения определенных математических зависимостей занимался в эти годы и Артоболевский. Он создает механизмы для решения квадратных уравнений, для возведения в куб, для черчения кривых высших порядков, механизмы коникографов и ряд других. Все они рассчитаны на прикладное значение и возможность использования для решения некоторых расчетных и технологических задач. Подобное направление развивал также В. В. Добровольский в монографии «Теория механизмов для образования плоских кривых».

К работам по точному синтезу механизмов примыкают исследования А. Е. Кобринского (1951) о практическом расчете на точность механизмов с низшими парами, т.е. о зависимости кинематических ошибок механизмов от отклонений в размерах, вызванных несовершенством технологического процесса.

Подробное описание механизмов для выполнения математических операций и для черчения кривых имеется в монографии 1954 г. П. Е. Кобринского «Математические машины непрерывного действия» (этому же вопросу была посвящена более ранняя монография (1938) Н. Г. Бруевича «Механизмы точной механики»).

Большой вклад в теорию анализа плоских механизмов был сделан В. А. Зиновьевым. В монографии «Аналитические методы расчета плоских механизмов» (1949) он предлагает метод, по которому схемы механизмов представляются в виде векторных коп-туров, для которых составляются уравнения «замкнутости» в тригонометрической форме. Автор дает точные решения для механизмов второго класса (по классификации Артоболевского), чем и решается задача об определении их положений. Несколько сложнее обстоит дело с определением положений механизмов, принадлежащих к более высоким классам, поскольку их схемы приводятся к сложным векторным контурам; в таких случаях получаются системы из четырех, шести и большего числа уравнении, решаемые только совместно. Автор предложил приближенные методЫ их решения, позволяющие иолучить решения с любой на-церед заданной точностью. Следующая задача об определении скоростей и ускорений (а также реакций в кинематических парах при кинетостатическом расчете) сводится или к дифференцированию уравнений замкнутости, или к составлению и решению уравнений замкнутости векторных контуров скоростей и ускорений.

Несколько работ было выполнено по графическим и графоаналитическим методам исследования плоских механизмов. В частности, Д. К. Конви-саров разработал (достаточно общий) метод построения кривых четвертого порядка, описываемых точками шатуна кри-вопгаппо-ползунного механизма (1946). В работе «Графоаналитический метод расчета плоских шарнирных механизмов» (1948) М. В. Семенов предложил единый метод кинематического и динамического анализа таких механизмов с использованием геометрических характеристик механизмов, представленных рядами Фурье, позволяющий решать также и некоторые задачи синтеза механизмов.

Совершенно новая для школы тема была начата работами Д. С. Тавхелидзе и А. А. Тамамшева по исследованию механизмов с изменяемыми размерами звеньев. Тавхелидзе с этой точки зрения исследовал (1951) пятизвенные механизмы, установив, что при определенных сопротивлениях в парах и наложенных на углы поворота ограничениях из них могут получиться различные в кинематическом отношении механизмы принужденного движения. Тамамшев решил задачу синтеза пятизвенных механизмов Для случая превышения сопротивления в одной из кинематических пар суммы сопротивлений в других парах (1951).

Как видим, в эти годы работы в области кинематики пространственных механизмов были направлены на приближение теоретических исследований к запросам практики, к созданию практических методов исследования. Кроме того, что очень существенно, начинается иной подход к самим задачам: при решении сложных задач кинематики пространственных механизмов методами начертательной и проективной геометрии быстро растет возможность ошибки в построениях. К решению таких задач начинают привлекать новый математический аппарат или совершенствовать старый, как случилось, папример, с винтовым исчислением.

Д. С. Тавхелидзе рассмотрел вопрос о существовании кривошипа у пространственного шарнирного четырехзвенника и решил несколько частных случаев (1946). В. В. Добровольский изучал векторные операции в сферическом изображении; разработанный метод он применил для кинематического и кинетостатического исследования механизмов с низшими парами от трехзвеп-ных до семизвенных (1946). С. Н. Кожевников в 1947 г. рассмотрел некоторые задачи анализа и синтеза пространственных кри-вошипно-коромысловых механизмов, применяемых для передачи движения между скрещивающимися валами при переменном отношении угловых скоростей (такие механизмы используются, в частности, в легкой промышленности). В. В. Егоров рассмотрел задачи, связанные с графическим определением положений пространственных механизмов нулевого семейства с низшими парами. Подобные механизмы широко применяются в сельскохозяйственном машиностроении, в текстильном и общем машиностроении, в двигателе- и самолетостроении. В работе исследованы диадные механизмы нулевого семейства с низшими парами (1948).

В. А. Зиновьев в ряде статей, опубликованных в 1949-1952 гг., метод, разработанный им для решения задач плоской кинематики, распространил на пространственные механизмы. В 1952 г. он опубликовал обобщающую монографию «Пространственные механизмы с низшими парами», в которой рассмотрел вопросы кинематического анализа пространственных механизмов с любой наперед заданной точностью и вопросы их синтеза. Как и в предыдущей работе, автор исходит из представления механизмов в виде замкнутых контуров. Соответствующие уравнения положений путем дифференцирования дают уравнения скоростей и ускорений. Метод позволяет упростить решение сложных задач пространственной кинематики: любую кинематическую задачу, относящуюся к пространственному механизму, можно разделить на отдельные части, а при их решении удается обойтись без векторных величин угловой скорости и углового ускорения, что упрощает определение скоростей и ускорений отдельных точек механизма; в свою очередь, при определении ускорений их не приходится раскладывать на отдельные составляющие.

Новыми в теории пространственных механизмов явились методы с использованием тензорного и винтового исчислений (тен-ооные методы впервые в механике появились в самом начале XX в). В статье «Тензорный метод в теории пространственных механизмов» (1952) С. Г. Кислицын применил тензорное исчисление к разработке аналитического метода для решения задач об определении положений звеньев пространственного механизма. Метод основан па использовании винтовых аффиноров.

Винтовое исчисление в России разрабатывали И. М. Занчев-ский, П. О. Сомов, А. П. Котельников, Д. Н. Зейлигер; последний цал несколько примеров применения винтового исчисления к задачам кинематики. В СССР методы винтового исчисления использовал в своей работе С. Г. Кислицын; с 1947 г. статьи по этим вопросам публикует Ф. М. Димеитберг: он применил метод к определению положений пространственных механизмов.

10. Ф. Морошкин в статье «Основы аналитической теории механизмов» (1951) построил аналитическую теорию кинематических пар и кинематических цепей, используя линейную алгебру. Автор решает проблему уравнений между координатами кинематической цепи для любых систем, подчиненных голономным связям, — таким образом, с большой степенью общности. Его метод исследования состоит в последовательном применении уравнений преобразования. В работе изложена теория пар, теория простых цепей и предложены основные уравнепия геометрии механизмов.

Исследования в области теории шарнирных механизмов и, и частности, пространственных в значительной степени повлияли и па методику исследования механизмов с высшими парами, зубчатых и кулачковых. Теория зубчатого зацепления исследовалась Н. И. Колчиным, В. А. Гавриленко, Ф. JI. Литвиным и другими в направлении развития геометрической теории эвольвент-ных передач и применения ее к различным частным случаям. Гавриленко написал по этим вопросам ряд монографий (1946, 1949), издал работу по классификации и терминологии зубчатых передач (1953). Колчин построил аналитическую теорию червячного зацепления (1946-1948), рассмотрел определение радиусов кривизны плоских сечений огибающей поверхности по заданному уравнению огибаемой и ее поверхности зацепления на примере ортогональной червячной передачи (1951). Литвин занимался вопросами теории и производства некруглых зубчатых колес и губчатых передач, применяемых в машиностроении (1946-1953). В 1951 г. им была предложена методика исследования пространственных зацеплений с линейным касанием поверхностей, являющаяся дальнейшим развитием идей X. И. Гохмана в этом направлении.

Теория кулачковых механизмов привлекла внимание исследователей еще в 30-х годах в связи с зарождением машин автоматического действия. В 40-х и особенно 50-х годах эти исследования начали быстро развиваться, поскольку к проектированию и изготовлению кулачков стали предъявляться новые повышенные требования. В ряде работ В. Т. Костицын изучил вопрос о выборе размеров кулачковых механизмов с качающейся штангой и пространственных кулачковых механизмов с учетом угла давления (1947-1951). Он, а также А. Е. Кобринский рассмотрели влияние ударов на кулачковый механизм и условия их предупреждения.

Ряд исследований в области теории, проектирования и производства кулачковых механизмов выполнил JI. Н. Решетов; его монография «Кулачковые механизмы» была издана дважды — в 1948 и в 1953 гг.

Он занимался также теорией мальтийских и планетарных механизмов (1952).

Этот краткий обзор исследований по вопросам кинематики механизмов не может охватить пи всех работ школы, ни развитых школой направлений, так как в эти годы появились труды, где пересекались идеи кинематики и идеи динамики. Уже в теории кулачковых механизмов пришлось отказаться от «чисто» кинематического исследования введением угла давления; работы в области кинетостатики предполагали совместность кинематического и динамического исследования; введение в практику механизмо» с упругими звеньями потребовало исследований не только кинематических, но и динамических параметров. Поэтому уже в 40-х годах начинается поиск решений «на стыке» или с учетом некоторых специальных условий, а диапазон исследований в области динамики значительно увеличивается.

В этом отношении весьма интересной явилась высказанная С. Н. Кожевниковым необходимость классификации с выделением в отдельные группы механизмов, объединяемых общими методами структурного, кинематического и динамического анализа:
— механизмы с одними твердыми и гибкими нерастяжимым» телами в качестве звеньев, движение которых можно исследовать, используя законы теоретической механики
— механизмы с твердыми и упругими звеньями, движение которых можно исследовать, используя методы теории упругости, т.е. принимая во внимание влияние деформации упругих звеньев па закон движения ведомых звеньев;
— гидравлические и пневматические механизмы, движение ведомых звеньев в которых можно исследовать, используя законы гидродинамики сжимаемой и несжимаемой жидкости.

Уже в подобной классификации отражается тепдепция распространения интересов теории механизмов и машин за пределы ее классических методов.

Выше упоминалось о новом методе кинетостатики, предложенном В. А. Зиновьевым. А. Е. Кобринский рассмотрел кинето-статический расчет механизмов с пассивными связями и показал, что учет зазоров дает возможность определять давления в кинематических парах обычными методами кинетостатики (1948). Он же рассмотрел кинетостатику статически неопределимых механизмов (1950).

Эти работы явились дальнейшим развитием некоторых идей В. В. Добровольского (1947-1949). Кинетостатикой механизмов с высшими парами при учете сил трения, а также определением КПД таких механизмов занимался также В. А. Юдин (1950).

Кинетостатическое исследование поступательной пары в предположении, что зазоры между ползуном, и направляющими пренебрежимо малы, выполнил Б. М. Абрамов (1951). Кинетостатическое исследование методом жесткого рычага Жуковского для своего варианта групп Ассура провел Г. Г. Баранов (1952). В. А. Горанский развил метод кинетостатического исследования механизмов с несколькими степенями свободы, основанный на принципе возможных перемещений (1953).

Классическая задача динамики — проблема расчета маховика — «ыла разработана А. П. Малышевым, В. А. Зиновьевым и И. Батем. Малышев предложил своеобразную методику расчета маховых масс с помощью способа последовательных приближении (1953). Способ увязывается с законом сохранения энергии!! дает достаточно точные результаты при практическом его использовании. Зиновьев развил точпый и приближенный методы Расчета маховых масс с учетом зависимости движущего момента от скорости (1954). Эти методы важны для производства, так как большинство промышленных агрегатов снабжено электродвигателями, развиваемые моменты которых зависят от угловой скорости ротора. Бать предложил приближенный метод расчета маховика, являющийся развитием метода К. Э. Рериха (1954). Этот метод выведен в предположении переменного приведенного момента инерции механизма для случая, когда силы зависят не только от положения, но и от скорости звена приведения, и оспован па определении одного наибольшего отклонения угловой скорости от ее среднего значения.

В работе «Уравнения движения плоского стержневого механизма с упругим промежуточным звеном» (1952) М. И. Бать получил дифференциальные уравнения движения с учетом массы упругого звена. В этом же направлении работал А. Е. Кобрии-ский, рассмотревший в работах 1948-1956 гг. динамику механизмов с упругими звеньями и с упругими связями. Исследованию движения механизмов при определенных условиях (твердого тела при связях с трением) были посвящены работы Б. М. Абрамова (1949-1951). И. И. Артоболевский в соавторстве с Б. М. Абрамовым изучил движение машины для случая сил, зависящих от скорости (1948); ими написана работа «О некоторых формах уравнений движения машинного агрегата», изучен режим движения машины, его устойчивость, установившееся и неустановившееся движение, выяснен динамический коэффициент неравномерности хода машин.

В этих работах, выполненных в 1951-1954 гг., И. И. Артоболевский практически коснулся всех основных вопросов динамики машин.

С. Г. Кислицын дал решение задачи об установившемся движении машины с помощью метода последовательных приближений (1955). Я. JI. Геронимус исследовал динамический синтез механизмов по Чебышеву (1946-1952), применив разработанные методы для решения задач о противовесах и синтеза механизма подъемного крапа.

Колебания валов машин привлекли к себе внимание исследователей еще в 30-х годах. В послевоенные пятилетки появляются новые задачи: теория колебаний и, в частности, нелинейная механика используются при исследовании динамики технологических машин (например, вибрационных).

Повысилась роль экспериментальных методов исследования. И. И. Артоболевский в конце 30-х годов при отделе теории механизмов и машин Института машиноведения организовал экспериментальную лабораторию. Работой, положившей начало серии экспериментально-теоретических исследований движений реальных механизмов, было исследование движения вала, вращающегося в подшипнике без смазки со значительным зазором, выполненное И. И. Артоболевским, В. Т. Костицыным и Н. П. Раевским (1947).

1948 г. для учета влияния споров в кинематических папах был поставлен эксперимент д. Раевским и А. Е. Коб-ринским: проведено экспериментальное исследование шарнирного параллелограмма с дополнительным спарником. Обычными методами кинетостатики усилия в кинематических парах с пассивными связями определить нельзя, так как число неизвестных превышает число уравнений, которые можно составить для схемы механизма. В 1952 г. вышла монография Раевского «Методы экспериментального исследования механических параметров машин».

Экспериментальные методы были развиты и в теории балансировки. М. М. Герпет в работе «Экспериментальное определение центробежных моментов инерции и динамическая балансировка без балансировочной машины» (1950) нашел простой и точный метод и применил его для определения динамической неуравновешенности вращающихся частей машин. Балансировочные машины и их применение в разных областях машиностроения были исследованы Б. В. Шитиковым (построившим прекрасную балансировочную машину) и А. Ф. Поповым.

В 1950 г. И. И. Артоболевский, В. Т. Костицын и Н. П. Раевский выполнили экспериментальные и теоретические исследования по определению давлений на опоры штанги кулачкового механизма. В ряде работ описывалась аппаратура эксперимента — «Динамическое исследование машин оптическим тахографом» А. Т. Чувикова (1950), «Аппаратура для исследования рабочих-машин» С. Н. Кожевникова, Я. М. Раскина, JI. И. Цехновича 11 ДР- (1953), в которой описывались приборы, спроектированные и изготовленные на кафедре теории механизмов и машин Днепропетровского металлургического института: аппаратура для измерения и регистрации перемещений, снятия циклограмм, определения скоростей и ускорений, для измерения сил и моментов сил.

Переход к исследованию машин-автоматов еще более расширил тематику экспериментальных методов исследований: в поле фения исследователей попадают особенно характерные для автоматов механизмы — кулачковые, гидравлические, пневматиче-гкие и гидро-пневматические. И. И. Артоболевский, Е. В. Герц,

А. Е. Кобринский и Н. П. Раевский исследовали динамику пневматических механизмов и дали метод расчета поршневого пневматического устройства с золотниковым распределением (1953- 1954). В. В. Бердников исследовал динамику поршневых пневматических двигателей (1954), Э. И. Шехвиц, Е. Г. Нахапетян и другие — динамику отдельных механизмов станков-автоматов (1952-1954). В 1954 г. вышел 59 выпуск «Трудов» семинара, целиком посвященный экспериментальным методам. В частности, в этом выпуске были статьи М. Я. Чирскова и Г. И. Рощина, касающиеся совсем новой области динамики машин — построения механизма протеза.

В вышедшей в 1949 г. монографии «Машины-автоматы» С. И. Артоболевский проанализировал рабочие машины, установив, что их механизмы можно подразделить на четыре характерные группы — исполнительные, трансмиссионные, установочные и механизмы управления и регулирования технологическим процессом. Он указал на характерную для современных рабочих машин тенденцию полного исключения из технологического процесса ручного труда и возможно полной автоматизации операций регулирования и контроля технологического процесса и выпускаемой продукции. С. И. Артоболевский делит рабочие машины и машины-автоматы на две характерные группы в зависимости от методов исследования и расчета кинематических схем. К первой группе относит молотилки, комбайны, прокатные станы, воло-чилки; ко второй — разного рода автоматы. Рабочие органы ма-шип первой группы могут внутри цикла быть в любых относительных положениях, во второй группе относительное положение рабочих органов для каждого момента времени должно быть вполне определенным и единственно возможным — именно это обстоятельство является основным при расчете и проектировании рабочих органов. В книге приводится подробная классификация рабочих органов по кинематическим признакам и типовые кинематические схемы исполнительных механизмов, а также типовые схемы машин-автоматов с основами их синтеза.

В 1950 г. вышла в свет работа С. И. Артоболевского «К вопросу о производительности рабочих (технологических) машин», в 1952 — «Методы определения выпускной способности машин-автоматов», где автор уточнил классификацию машин-автоматов, исследовал принципы проектирования рабочих машин и закон движения рабочего звена.

В 1949 г. вышел из печати второй том «Методов анализа машин-автоматов» И. И. Артоболевского, С. И. Артоболевского, Г. А. Шаумяна, В. А. Юдина. Эта работа, посвященная исследованию структуры, кинематики и кинетостатики автоматов, явилась «отправным пунктом» для дальнейших исследований в этом направлении. В соавторстве с Костицыным и Раевским И. И. Артоболевский изучил возможности экспериментального исследования циклограмм автоматов (1950); в ряде статей 1952-1954 гг. он разботал проблематику исследований в области теории машин автоматического действия.

Первые автоматические линии появились в конце 30-х годов. В 40-х и первой половине 50-х годов уже были созданы линии для обработки валов электродвигателей, цилиндрических и конических зубчатых колес, шлицевых валов, сделана попытка создать полностью автоматизированное предприятие по производству автомобильных поршней. Результаты внедрения автоматических линий были изучены и обобщены в работе А. П. Владзиев-ского (1951), однако многие вопросы теории машин-автоматов носили дискуссионный характер.

Повысившийся интерес к проблемам реальных машин стимулировал развитие исследований кинематики и динамики технологических машип, которые координировались и направлялись отделом теории механизмов и машин Института машиноведения. В эти годы были изданы: «Механика швейных машин» С. Н. Кожевникова и М. М. Пруслина (1948), «Оборудование обувного производства» И. И. Капустина (1948), «Автоматы» Г. А. Шаумяна (1952) — о металлообрабатывающих станках-автоматах и др.

В 1951 г. вышел дополненный и переработанный учебник И. И. Артоболевского под названием «Теория механизмов и машин» (в 1953 г. переиздан), ставший самым распространенным руководством по теории механизмов и машин для механических и машиностроительных специальностей, конструкторских бюро, проектных н научно-исследовательских институтов. В 1947 г. И. И. Артоболевский совместно с В. А. Зиновьевым и Б. В. Эделынтейном издал «Сборник задач по теории механизмов и машин», который был переиздан в 1951 и 1955 гг. «Теория механизмов и машии» С. Н. Кожевникова вышла в четырех изданиях, с 1949 по 1973 г. В 1948-1952 гг. были изданы че-ыре части очень подробного и полного курса Н. И. Колчина «Механика машин», в 1957 г. вышла пятая часть. В соответст-ВИи с научными интересами автора в нем значительное место Уделено теории кулачковых механизмов и зубчатых зацеплений.

Эти учебники и учебные пособия были написаны в соответ-1 твии с учебной программой. По-иному построена книга В. В. Добровольского «Теория механизмов» (выпуски 1946, 1951, 1953 гг.), где классификация проводится по видам механизмов. В эти годы издаются также руководства к выполнению лабораторных работ, по курсовому проектированию и т. п. Таким образом, высшая техническая школа для своих механических и машиностроительных специальностей к середине 50-х годов имела полный комплект пособий. Иначе обстояло дело с учебниками для строительных, технологических и иных специальностей, где теория механизмов излагалась в сокращенном объеме. Почти единственным учебником такого рода была «Теория механизмов и машин» Л. Б. Левенсона, с конца 40-х годов кафедры вузов начали публиковать, в большинстве случаев отдельными выпусками, пособия, руководства и методические разработки, рассчитанные на внутреннее пользование. Только в 1955 г. было издано учебное пособие, написанное специально для немеханических специальностей, — «Теория механизмов и машин» В. А. Зиновьева.

Уже с конца 40-х годов намечается и постепенно увеличивается расхождение между учебными программами и научной проблематикой. В учебниках не освещались методы исследования машин в реальных условиях работы, не принимались во внимание упругие деформации звеньев при кинематическом и ки-петостатическом исследовании, отсутствовали элементы теории пространственных механизмов и теории машин автоматического действия, при изложении методов исследования (например, расчета маховых масс) не всегда давалась сравнительная оценка результатов применения различных способов и т. п.

Не все институты имели лаборатории по теории механизмов, лабораторные занятия зачастую ограничивались повторением нескольких несложных задач, а лекции в лучшем случае сопровождались демонстрацией.

Как уже упоминалось, экспериментальной техникой пользовался еще В. П. Горячкин, но у него все измерения кинематических и динамических параметров основывались на припципах механики: применялись разного рода динамометры, динамографы, профилографы, тахометры, счетчики оборотов. Для развития экспериментальных методов в Институте машиноведения И. И. Артоболевский пригласил В. Т. Костицыпа и Н. П. Раевского. Раевский одним из первых в Советском Союзе начал разрабатывать методы регистрации процессов, основанные на электрических, магнитных, фотоэлектрических припципах, что открыло новую эру в экспериментальной динамике машин. Былп созданы новые датчики и системы регистрации; с появлением электронных приборов измерений стало возможным изучение сложнейших процессов механики машин. Работы Н. П. Раевского явились основополагающими и оказали влияние на дальнейшее развитие экспериментальной техники как в Советском Союзе, так и за рубежом.

13 1954 г. Н. Л. Раевский возглавил секцию семинара по экспериментальным методам исследования машин. Лаборатория экспериментальной динамики, которой он заведовал, стала центром, где получали консультацию работники науч-но-исследовательских институтов, преподаватели вузов, заводские инженеры и конструкторы. Здесь проходили стажировку специалисты, сотрудники лаборатории проводили исследования на предприятиях различных отраслей промышленности, на заводах и полигонах.

В течение первого послевоенного десятилетня И. И. Артоболевский уделял много внимания вопросам истории науки. Отчасти это было связано с тем, что ему пришлось принимать участие в организации Всесоюзного общества по распространению политических и научных знаний, которое было учреждено в 1947 г., и первым его председателем был избран С. И. Вавилов, а Артоболевский — заместителем председателя. С той поры деятельность Ивана Ивановича неразрывно связана с работой в обществе «Знание».

В работах И. И. Артоболевского в области истории машиностроения и науки о машинах, выполненных на протяжении первого послевоенного десятилетия, прослеживается четыре основных направления: история русского и советского машиностроения, история русской и советской науки о машинах, очерки жизни и деятельности ученых-машиноведов, разработка научного наследия классиков науки, в частности комментирование их изданий.

Прослеживая становление и развитие советского машиностроения, его цели н задачи на разных этапах, Артоболевский одним из первых историков техники одновременно разрабатывает, вопросы современности и прогнозирования. Огромна его роль Как популяризатора науки. С большим мастерством и педагогическим тактом он вводит читателя в самую «кухню» современного машиностроения, показывая процесс создания машин и перспективы развития науки.

Комментированные издания сочинений П. Л. Чебышева и Л. В. Ассура, выполненные Артоболевским (частично в соавторстве), вошли в золотой фонд отечественной научно-исторической литературы как образцы изданий классиков; заново прочитанные и воспринятые, Чебышев и А-ссур стали как бы современниками советских машиноведов.

Следует упомянуть также о методико-педагогической работе Артоболевского. Им были созданы программы почти для всех специальностей, которые изучают теорию механизмов и машин; кроме того, он написал работы: «Некоторые мысли о подготовке научных кадров» (1948), «О наглядности преподавания» (1950), «Учебник и научные школы» (1950) и др. Здесь, как и в других трудах, он выступает как ученый и как инженер — везде проводится мысль о необходимости взаимодействия теории с практикой.

Несмотря на предельную загрузку — научную деятельность, общественную работу, с годами в жизнь все больше входит увлечение литературой, музыкой, живописью. Впрочем, предоставим слово самому Ивану Ивановичу:

«… Теперь, возвращаясь к прошлому, я задаю вопрос, а кто же заложил во мне этот интерес к искусству и людям, творящим его? В первую очередь этим я обязан моему отцу, который привил мне вкус к чтению, ознакомил меня с лучшими произведениями корифеев мировой и русской литературы, развил у меня стремление изучать историю культуры человечества. Громадное влияние оказали на меня А. В. Луначарский и все его окружающие. Его блестящие характеристики деятелей искусства, детальные разборы отдельных художественных произведений, тонкий критический ум, редкое понимание сложных человеческих ситуаций — все это имело исключительное воспитательное значение для меня, развивало мой художественный вкус, чувство понимания значения искусства в жизни человека и его роли в построении нового общества. Немалым я обязан и моей жене Ольге Николаевне, которая так много сделала для воспитания во мне музыкального вкуса и была всегда моим товарищем и помощником».

Среди знакомых Ивана Ивановича были И. М. Москвин я С. М. Эйзенштейн, Б. Н. Ливанов и Н. И. Дорохин, И. Н. Берсенев и С. В. Гиацинтова. Длительная дружба связывает его с Козловским. «Впервые встретил его я у Луначарских. Тогда он был скромным и тихим «хохлачком», которого вы могли не заметить, но это только пока он молчал. Но вот он начинал петь, и все преображалось. Его голос не походил пи на одного из известных мне теноров, а я слышал даже Собинова и Смирнова. Я до сих пор не могу без волнения слушать Ивана Семеновича, люблю его голос, манеру исполнения, я люблю его 11 как настоящего человека, большого гуманиста, хорошо понимающего, что самое страшное в судьбе артиста — это замкнуться своем творчестве, не оплодотворяясь ничем, что можно полупить от других…»

«…30-х годах Иван Иванович познакомился с Д. Д. Шостаковичем. Вот как он об этом вспоминает: «Было это в 1934 или (935 г. И он, и я оба мы были молоды и примерно одного и того же возраста. Но мне он казался почти мальчиком… был молчалив. сосредоточен и как бы замкнут в самом себе… Уже тогда он был известным композитором, произведения которого исполнялись лучшими симфоническими оркестрами, музыкантами и певцами. Но, несмотря на известность и широкое признание, был очень прост в обращении. Я слышал в его исполнении многие произведения, ставшие потом классическими».

Увлечение искусством и архитектурой началось с коллекционирования книг по искусству, а затем и картин: «В первоначальный период моего увлечения картинами я предпочитал живопись художников XIX и начала XX в. Это были в основном передвижники и более ранние мастера.

Я не покупал больших полотен, думаю, что это и ни к чему, по небольшие картины и эскизы, в количестве около сорока, у мепя есть. По-видимому, я не принадлежу к «сословию» коллекционеров: за всю жизнь я не продал и не обменял ни одной картины — я просто любитель живописи, графики и рисунка. Покупая произведение того или иного художника, я начинал изучать все, что о нем было написано: его биографию, его воспоминания или мемуары о нем, каталоги выставок, из которых можно узнать, когда и где экспонировались произведения данного художника…

Мне доставляет громадное удовольствие иногда просто перелистать ту или иную монографию или альбом, пересмотреть репродукции картин, вспомнить, в каких музеях я их видел. Чтение книг по искусству познакомило меня с творениями корифеев мирового искусства. Среди них есть и особенно любимые: Дюрер, Леонардо да Винчи, Гольбах, Рембрандт, Рубенс, Веласкес, но особенно я люблю Греко, Гойю и несравненных импрессионистов. Эту школу я знаю неплохо, так как объездил весь мир и имел счастье познакомиться с лучшими полотнами импрессионистов. Да и у нас в Советском Союзе они прекрасно представлены. Я прочитал уйму книг по истории французской живописи конца XVIII в., и если я люблю Давида, Делакруа, 10 люблю их спокойно, а при виде полотен импрессионистов не могу оставаться спокойным. Они волнуют меня, вводят в мир чего-то очень хорошего, они являют собой все прекрасное, что может создать человек, талантливо владеющий кистью. Долгое время я относился спокойно к постимпрессионистам, а сейчас люблю их все больше и больше. Мпе нравятся Матисс, Ван Гог, Чикассо.

Мне стали нравиться представители «Мира искусства», «Бубнового валета». Я восхищаюсь картинами Серова, Добужинского, Мусатова, Бенуа, работами Фалька, Кандинского, Шагала. Из современных советских художников я люблю Рылова, Нисского, Ефанова (он, кстати, написал и мой портрет), конечно, Корина, некоторые картины Пластова, ранние работы Глазунова….. Я очень больно переживаю то, что у меня все меньше остается времени для чтения. С чувством глубокого сожаления закрываю книгу, так как смог только перелистать ее, а не внимательно прочитать. Я все время куда-то тороплюсь. Мне хочется как можно больше сделать в науке в содружестве с моими учениками…»

Ученики появились у Артоболевского в начале 30-х годов. С организацией семинара число их неуклонно растет, а в первом послевоенном десятилетии появились уже и ученики учеников. К середине 50-х годов из числа прямых учеников около 40 уже защитили докторские и кандидатские диссертации. Существенно, что в их работах были охвачепы все направления современной науки о машинах. Распространение влияния школы по всему Союзу, рост и развитие семинара и его филиалов способствовали привлечению к исследованию проблем теории механизмов и машин все большего числа лиц. В связи с этим возникла задача объединения усилий исследователей вокруг важнейших проблем, устранения параллелизма в работе и установления более тесной связи между специалистами. Важное значение имели также вопросы преподавания в области механики машин и подготовки специалистов.

Было решено провести всесоюзное совещание по проблемам теории машин и механизмов. В Первом всесоюзном совещании, состоявшемся в июне 1954 г., приняли участие свыше 350 человек, представлявших 120 организаций (научно-исследовательские институты, высшие учебные заведения, конструкторские бюро, заводы п др.), и было прочитано восемь докладов, подготовленных И. И. Артоболевским, В. И. Дикушипым и А. П. Владзиевским, И. Ф. Василенко, В. Т. Костицыным, С. Н. Кожевниковым, Н. Г. Домбровским, А. П. Малышевым, Н. Н. Тресвятским.

В докладе «Современное состояние теории машин и ее ближайшие задачи» И. И. Артоболевский определил теорию машин как науку, изучающую механику машин во взаимосвязи с выполняемыми рабочими процессами; задача ее заключается в том, чтобы создавать машины, обеспечивающие выполнение рабочего процесса с высокой эффективностью и минимальным расходом энергии при максимальном облегчении труда рабочего. Основными проблемами теории машин являются теория рабочих процессов, механика машин (кинематика и динамика), теория построения машин автоматического действия. Таким образом, впервые было высказано мнение, что задачи теории машин значительно шире задач механики машин: тем самым перекинут мост от схематизированных машин к реальным.

Докладчик указал, что конечным результатом изучения того или иного рабочего процесса должно быть получение данных, необходимых и достаточных для кинематического и динамического исследования машины или проектирования ее кинематической схемы. При этом, в зависимости от принципиальной структуры машины, возникают некоторые задачи, папример установление оптимального закона движения рабочего органа, обеспечивающего наиболее эффективную технологию процесса, исследование геометрии рабочего органа, изучение механических характеристик, изучение взаимосвязи геометрии рабочих поверхностей и закона их движения с режимами технологических процессов. Он отметил далее, что для большинства машин еще пет достаточных сведений о выполняемых ими Рабочих процессах. Очень слабо изучены рабочие процессы сельскохозяйственных машин, землеройных и дорожных, хотя основы теории их рабочих процессов были заложены еще Горячкиным, машин, применяющихся в горной, металлургической, силикат-Нои, строительной и многих других отраслях промышленности.

Еще одна проблема, отмеченная И. И. Артоболевским, касалась механики машин, т.е. изучения их кинематики и динамики.

Вопросы кинематики машин-двигателей разрабатывались сперва применительно к простейшим четырехзвенпым механизмам, дЛя которых созданы были графические и аналитические методы кинематического анализа. Развитие транспортных паровых машин заставило обратить внимание на более сложные многозвенные механизмы с низшими парами, в основном применительно к механизмам парораспределения паровозов. Учитывая широкое использование в механизмах распределения двигателей внутреннего сгорания кулачковых механизмов, начали развиваться методы их кинематического исследования и проектирования. Достаточно полно была изучена также кинематика редукторов.

С внедрением в промышленность различных рабочих машин со сложными кинематическими схемами возникла необходимость развития методов исследования многозвенных механизмов, в состав которых входят как высшие, так и низшие кинематические пары.

Внедрение машин-автоматов с большим числом кулачковых приводов явилось толчком к равитию вопросов кинематического исследования кулачковых механизмов, профили кулачков которых очерчены сложными кривыми линиями. Существенное внимание уделялось также механизмам машин-автоматов, применяемым для воспроизведения особых видов движения: прерывистых, движений с остановками и т. п. Была разработана кинематика шарнирно-рычажных механизмов с остановками, механизмов мальтийских крестов, звездчатых, винтовых применительно к осуществлению движения подачи. Разрабатывается кинематика храповых, анкерных и других механизмов применительно не только к механизмам машин-автоматов, но и к различным типам приборов. Развиты методы исследования сложных зубчатых передач, как плоских, так и пространственных, редукторов, вариаторов. Развиты методы исследования простейших пространственных механизмов с низшими и высшими кинематическими парами.

Вопросы динамики машин особенно полно рассмотрены применительно к машинам-двигателям. Для этих машин разработаны методы силового анализа, в первую очередь учет массовых сил и их влияние на отдельные элементы механизмов, методы уравновешивания массовых сил применительно к многоцилиндровым двигателям, методы балансировки быстро вращающихся деталей, различные точные и приближенные методы расчета маховых масс двигателей, исследована неравномерность их хода и изучены методы их регулирования.

Докладчик отнес к числу наиболее актуальных задач механики машин следующие: учет сил упругости звеньев механизмов, влияние зазоров в кинематических парах на действительную кинематику и динамику машин; изучение соударений элементов кинематических цепей в результате динамических нагрузок; экспериментальное изучение сухого и гидродинамического трения применительно к различным узлам механизмов; динамическая (по существу) задача исследования механизмов с гидравлическими и пневматическими устройствами; комплексная методика расчета механизмов, имеющих в своем составе электрические и электронные устройства; экспериментальное определение всех сил, действующих на механизм, как основание для уточненного кинетостатического исследования; экспериментальная оценка по КПД различных типов исполнительных механизмов; изучение теории регулирования и режима движения рабочих машин, истинного движения машинного агрегата, динамики машин с учетом переменной массы, исследование механизмов с неголоном-ными связями; теоретическое и экспериментальное исследование динамики машинных агрегатов при силах и массах, зависящих от кинематических параметров; изучение неустановившихся режимов движения машинных агрегатов; разработка теории уравновешивания неуравновешенных масс в рабочих машинах различных типов; разработка теории точности механизмов.

В области теории построения машин автоматического действия, как указал П. И. Артоболевский, основной является задача создания автоматически действующей машины, обеспечивающей высокое качество заданного технологического процесса, максимальную производительность при минимальном расходе энергии и максимальное облегчение труда рабочего. Из этой задачи вытекают и те основные научные проблемы, которые должны быть поставлены перед специалистами в области теории машин-автоматов, в первую очередь — создание методов расчета производительности и эффективности машин-автоматов и развитие методов проектирования кинематических схем их механизмов.

В связи с этим необходимо создать классификацию рабочих машин, изучить энергетический баланс машин-автоматов, энергоемкость машинных агрегатов; развить теорию циклограмм, разработать классификацию механизмов но функциональному признаку, кинематику и динамику механизмов, характерных для машин-автоматов. В ближайшие годы важную роль в управлении машинными агрегатами и в работе машин-автоматов будут иметь счетно-решающие устройства. На очередь встали вопросы «программирования» рабочего процесса, т.е. создания системы механизмов, управляющих технологическим процессом и обеспечивающих данную программу обработки и ее контроль. Было Указано также на то, что в науке о машинах образовался разрыв между теорией и потребностями практики, который следует Устранить.

Докладчик отметил также недостаточное внимание специали-СТ0“В в области механики машин к работам классиков отечественной науки и исследованиям зарубежных ученых.

Другие доклады, прочитанные на совещании, были посвя-^ Пы проблемам теории механизмов п машин применительно 4 РЯДУ направлений машиностроения.

В докладе В. И. Дикушина и А. П. Владзиевского «Некоторые вопросы теории машин и механизмов в области станкостроения» были указаны проблемы, разработка которых важна для станкостроения и некоторых других областей. В частности, проблема производительности труда и разработка объективных критериев для сравнения и оценки совершенства конструкции станка как рабочей машины; вопросы выбора системы привода для главного и вспомогательных движений станков; разработка теории размерных цепей с учетом отклонений вследствие износа, тепловых воздействий, сложного взаимодействия сил резания, структурных изменений в обрабатываемом металле и т. п.; изучение вопросов предотвращения и гашения вибраций; разработка теории и средств балансировки нежестких роторов и автобалансп-ровки; изучение явления удара в машинах; развитие теории гидродинамического трения в применении к конкретным механизмам станкостроения; развитие теории трения качения; теория проектирования механических, гидравлических и электрических следящих систем копировальных устройств; разработка проблемы точности линейных и угловых перемещений механизмов и ряд других.

Авторы указали на целую группу механизмов, исследование которых выпало из поля зрения специалистов, например различные механизмы с упругими передающими элементами и целая область механизмов питания штучными заготовками станков-автоматов и автоматических линий.

И. Ф. Василенко в докладе «Проблемы теории машин и механизмов в области механизации сельского хозяйства» указал на сложность проблем механизации сельского хозяйства. Например, процесс пахоты оказывается значительно сложнее процесса обработки металлов резанием, так как металлическая стружка — это отход, а «стружка» почвы, ее структура, степень рыхления и способ укладки на дно борозды представляют собой дополнительную весьма сложную агробиологическую и инженерную задачу. Обмолот зерновых культур значительно сложнее процесса дробления руды, так как при обмолоте нужно разрушить колос и не повредить зерно. Сортировка зерна не менее сложна, чем сепарация цветных и редких металлов. В технологических процессах, осуществляемых сельскохозяйственными машинами, важное значение также имеет биологический фактор: так, например, зерно, обработанное машинами, не должно терять всхожести, при уборке хлопка нельзя нарушить жизнеспособность растения и т. п.

Большое значение имеет также энергетическая проблема, поиск новых технологических принципов, задача автоматизации сельскохозяйственных машин. Есть и задачи, относящиеся к общей теории машин и механизмов. Одной из них является приложение приближенного синтеза механизмов к созданию различны* механизмов сельскохозяйственных машин.

13 докладе В. Т. Костицына «Оновыые проблемы теории машин текстильной, легкой и пищевой промышленности» были рассмотрим специальные вопросы развития механики этих машин. Характерной особенностью текстильных машин является незначительная величина сил, воспринимаемых волокнистым материалом, при сравнительно больших нагрузках передаточных звеньев механизмов, обусловленных значительными массами и переменными скоростями. Инерционные силы в передаточных звеньях, во много раз превосходящие полезные нагрузки, вызываемые технологическим процессом, заставляют рассматривать основные задачи текстильных машин как задачи их динамики.

Специфические задачи машин легкой промышленности — обувных, трикотажных, кожевенных, швейных — сводятся главным образом к проблемам синтеза механизмов и проблемам автоматизации. Для обувных машин важной является разработка теории взаимодействия механизмов с жесткими звеньями и деформирующихся материалов, а также создание теории резания кожи и ее заменителей. Для швейных и трикотажных машин важна механика процесса петлеобразования. Одпим из основных вопросов машин кожевенной промышленности является процесс прокатки упруго-пластических материалов, теория которого разработана недостаточно. Проблематика машин пищевой промышленности также весьма разнородна, так как очень разнообразны технологические процессы; сюда относятся, например, разработка динамики сыпучей среды, исследование механики перемешивания, прессования и транспортировки материалов с разными физико-механическими свойствами, исследование процесса продавлива-ния, автоматизация упаковочных операций.

С. Н. Кожевников в своем докладе остановился на основных проблемах теории металлургических машин и оборудования, указав, что их особенностью являются значительные нагрузки, воспринимаемые звеньями механизмов и достигающие иногда нескольких сот тонн, высокая температура и абразивность среды, напряженный темп работы, большая неравномерность нагрузки механизмов и крупные размеры машин.

Он кроме того отметил, что основными проблемами при расчете и проектировании тяжелого металлургического и горного оборудования, а также строительных машин являются проблемы их Динамики. Важное значение имеет определение нагрузок при неустановившихся режимах, которые являются нормальными для оольшинства тяжелых машин. Исследование динамики машин следует производить в реальных условиях их работы.

Обычно в теории механизмов рассматриваются вопросы динамики механизмов с жесткими неизменяемыми звеньями, механизмам же с упругими связями уделяется мало внимания Между тем в практике используются механизмы, в которых специально предусмотрены упругие звенья или же некоторые звенья механизмов конструктивно имеют малую жесткость и закон движения, определенный без учета деформаций, отличается от действительного. Так как механизмы с упругими звеньями (а они встречаются не только в металлургических и горных, но и в текстильных машинах) зачастую могут оказаться более выгодными по сравнению с механизмами, звенья которых обладают жесткостью, следует поставить вопрос о систематическом изучении их и о возможности использования в качестве исполнительных механизмов.

Наконец, в области теории пневматических механизмов необходимо разрешить ряд проблем: исследовать термодинамические процессы, протекающие в автоматически действующих пневматических механизмах; разработать методы торможения поршня в крайних положениях; провести исследование предохранительной, управляющей и регулирующей аппаратуры с точки зрения потерь давления, времени срабатывания и некоторых других параметров.

Н. Г. Домбровский доложил об основных задачах в области теории и расчета строительных машин, указав, что конструктивное совершенство последних можно оценить с помощью таких основных показателей: производительность труда при работе с машиной; общий КПД машины; удельная производительность машины, отнесенная к единице ее веса и расходуемой энергии; удельная стоимость машины, отнесенная к вырабатываемой ею продукции. Он указал также на большую разнородность машин в зависимости от их технологического назначения, а также на то, что переходу к полной механизации, а тем более к автоматизации {т. е. непрерывному процессу) мешает прерывная технология, подчеркнул рациональность комплексного теоретико-эксперимен-тального исследования машин.

Доклад Н. Н. Тресвятского был посвящен задачам в области теории машин и механизмов, возникающим при проектировании и расчетах счетных машин (цифровых машин и их механизмов с ручным вводом исходных данных, т.е. клавишных и счетно-перфорационных электромеханических машин, основанных на применении перфокарт). Докладчик указал важнейшие задачи в области кинематики, динамики и экспериментального исследования этих машин. Важное значение здесь имеет автоматизация процессов умножения и деления, а также передачи чисел из одних устройств в другие. Сложные задачи возникают и в динамике счетных машин.

Доклад А. П. Малышева был посвящен подготовке кадров специалистов в области теории машин и механизмов, также аспирантов. В ряде выступлений были подвергнуты критике и проанализированы отдельные положения, выдвинутые докладчиками.

]j заключительном слове И. И. Артоболевский отметил, что> задача Совещания — увязка теории машин и механизмов с задачами машиностроения — в определенной степени выполнена. Правильными являются предложения об укреплении экспериментальной базы для проведения крупных теоретических исследований. Необходима большая связь кафедр теории механизмов и машин с научно-исследовательскими институтами промышленности и конструкторскими бюро.

В решении Совещания была отмечена необходимость создания теории рабочих процессов, дальнейшего развития теории рабочих машин, особенно машин-автоматов, и дальнейшей разработки теории и методов расчета и проектирования механизмов, приборов и систем управления, регулирования и контроля технологического процесса.

С началом современной научно-технической революции, одной из характерных черт которой, в частности, является совершенствование орудий производства — комплексная автоматизация основных производственных процессов, механизация тяжелых и трудоемких работ, — меняется и основное понятие теории механизмов и машин. Возникают агрегаты контроля и управления, логические и кибернетические, которые входят в состав комплексных машинных систем или работают самостоятельно. Наряду с технологическими процессами, основанными на «классических» видах энергии, развиваются и получают важное значение процессы, основанные на использовании ядерной энергии. В развитии теории механизмов и машин наблюдается резкое повышение интереса к динамике машин, к изучению машин с учетом реальных условий их работы и к экспериментальным методам их исследования.

Так, основные направления творчества И. И. Артоболевского (как отметил В. И. Дикушин в докладе по случаю 50-летия со дня рождения и 30-летия научной и педагогической деятельности Ивана Ивановича) оказались непосредственно связаны с важными задачами научно-технической революции — изучение проблем динамики систем с большим числом степеней свободы применительно к механизмам с упругими элементами, к системам регулирования и к вибрационным системам, движение которых определяется из чисто динамических условий, и теория систем управления технологическими процессами. Эти направления требовали большой экспериментальной работы, применения электронно-вычислительной техники, т.е. принципиально новых Мораторий и нового оборудования; оба они имели непосред-венную связь с практикой и выходы в промышленность.

о докладе, приуроченном к 20-летию работы семинара по °Рии механизмов и машин (в 1956 г.), И. И. Артоболевский, охарактеризовав семинар как одну из форм организации научных исследований, подчеркнул, что «… ближайшие его задачи непосредственно вытекают из директив XX съезда КПСС по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956-1960 гг. В разделе директив, посвященном задачам в области машиностроения, указано, что необходимо «широко развернуть научно-исследовательские, конструкторские и опытные работы по созданию в короткие сроки новых конструкций высокопроизводительных машин».

Вот основная задача для ученых и инженеров, работающих в области машиностроения, и естественно, что специалисты в области теории машин и механизмов должны помочь конструкторам и инженерам быстрее решать задачи создания новых конструкций машин. Для этого необходимо шире и глубже развивать вопросы теории машин, связанные с созданием новых высокопроизводительных машин.

В директивах также указывается: «Обеспечить промышленность необходимыми средствами механизации и автоматизации и приборами; серьезно улучшить использование имеющегося оборудования и механизмов». Это относится к разделу механизации и автоматизации производственных процессов. Здесь также очень большое поле деятельности для специалистов в области теории машин и механизмов.

Только в том случае мы сможем действительно рационально и быстро проектировать и конструировать машины, если будем развивать теорию машин и механизмов в тесной связи с практикой нашего советского машиностроения.

Мне кажется, что основными направлениями, основными вопросами в области теории машин и механизмов, которыми необходимо заниматься в шестой пятилетке, будут вопросы развития теории технологических процессов для получения и обоснования исходных механических характеристик выполняющих эти процессы машин и механизмов; вопросы, связанные с развитием методов анализа и синтеза механизмов и машин, и, наконец, вопросы теории автоматического управления машинами, включая теорию самонастраивающихся систем управления.

Развитие теории рабочих процессов должно вестись в направлении установления основных зависимостей между механиков машины и физическими свойствами обрабатываемых объектов и сред.

При решении задач синтеза механизмов особое внимание надо обратить на вопросы развития теории новых типов механизмов, имеющих в своем составе не только механические, но я гидравлические, пневматические, электрические и электронные устройства…

Важное место в развитии теории машин должны занять вопросы дипамики машин. Широкое развитие должны получить вопросы, связанные с методами силового расчета механизмов как

части теории, так и экспериментальной динамики. Далее идут вопросы динамики машин, связанные с учетом упругости всей лстемы и изучением влияния зазоров в кинематических парах ia динамику механизмов. Важное место должны занять вопросы, связанные с изучением режима работы машин и с теорией регулирования этих режимов. Необходимо разрабатывать вопросы теории динамических систем с несколькими степенями свободы применительно к различным типам машин и механизмов. Важнейшее значение в развитии динамики механизмов будут иметь вопросы динамики тех машин, в которых массы обрабатываемого продукта переменны, а также вопросы, связанные с созданием теории устройств, обеспечивающих автоматическое управление и контроль за технологическими процессами, выполняемыми машинами».

По инициативе И. И. Артоболевского были организованы филиалы семинара в крупных промышленно-научных центрах, в частности в Киеве и Свердловске. Уже к 1956 г. актив семинара и его филиалов был довольно значительным: приблизительно 170 человек в Москве и 240 в Ленинграде, Харькове, Днепропетровске, Тбилиси. В сущности это было ядро школы — большие группы специалистов из многих городов Союза по той или иной причине не принимали участия в заседаниях семинара и его филиалов, но работали по его тематике.

В каждом филиале семинара уже к середине 50-х годов выработалась своя специфическая тематика. В Ленинграде это была главным образом кинематика — теория пространственных механизмов, теория шарнирных механизмов и теория зубчатых зацеплений. Основная тематика харьковского филиала относилась к динамике машин, при этом значительная часть исследований была выполнена па базе производства. Днепропетровский филиал занимался некоторыми вопросами теории привода (кулачковые и зубчатые механизмы) и фундаментальными вопросами теории тяжелых металлургических и горных машин и реальных условиях их работы. Тбилисский филиал работал в двух основных направлениях: автоматизация производственных процессов, свойственных специфике развития народного хозяйства Грузии, и решение некоторых задач кинематики шарнирных механизмов.

В 50-е годы в области анализа механизмов было выполнено не много работ. Существенное значение имело дальнейшее развитие классического наследия О. И. Сомова, П. О. Сомова и Л. Бур-иестера в области теории ускорений высших порядков.

Синтез плоских механизмов разрабатывался в нескольких направлениях. Новые результаты дало развитие идей П. Л. Чебы-шева: были предложены алгебраические методы решения задач приближенного воспроизведения заданных законов движения В работах Н. И. Левитского и С. А. Черкудинова и Н. В. Сперанского рассмотрены некоторые конкретные задачи синтеза че-тырехзвенных механизмов и некоторые вопросы рационального выбора узлов интерполирования. Л. С. Грозенская исследовала задачу синтеза шестизвенного механизма с остановкой, применив метод графиков зависимости метрических параметров механизма от параметров заданных законов движения. А. Т. Газа-ров исследовал задачу проектирования четырехзвенных механизмов с заданными узлами передачи. А. И. Ясюленис использовал для воспроизведения заданной траектории вспомогательный механизм с двумя степенями свободы.

В области теории точных направляющих механизмов работал И. И. Артоболевский.

Теория пространственных механизмов в это время начала использовать методы винтового исчисления; в этом направлении работали С. Г. Кислицын, Ю. Ф. Морошкин и Ф. М. Диментберг. Важнейшим в их исследованиях был в сущности поиск математической постановки задачи определения положений звеньев механизма, поскольку, как это показал В. А. Зиновьев, от нее зависит решение задачи определения скоростей и ускорений. С. Г. Кислицын развил аналитический метод винтовых аффиноров и решил с его помощью ряд задач по определению положений звеньев пространственных механизмов.

В области синтеза пространственных механизмов с низшими парами Н. И. Левитский и К. X. Шахбазян разработали определение параметров четырехзвенных пространственных механизмов при заданных углах поворота ведущего и ведомого звеньев с использованием интерполяционных методов.

В области теории передаточных механизмов наиболее важные работы были выполнены по кулачковым механизмам и зубчатым зацеплениям. В трудах Н. И. Левитского, С. Н. Кожевникова, В. А. Зиновьева, К. В. Тира, Л. Н. Решетова кулачковые механизмы исследовались с самых разных сторон, произведена их оценка с точки зрения наиболее рационального воспроизведения требуемых законов движения, выяснено определение оптимальных параметров с учетом угла передачи. В связи с повышением интереса к машинам автоматического действия появились исследования пространственных кулачковых механизмов (работы Л. П. Рифтина, Т. Н. Гендзехадзе).

Еще в довоенные годы появилось несколько работ по теорий мальтийских механизмов. Эти механизмы, относящиеся к группе механизмов с остановками, оказались очень важными при проектировании металлорежущих станков и разнообразных машин-автоматов, в частности в устройствах автоматической подачи — в поворотно-фиксирующих устройствах различных упаковочных автоматов, в области кинотехники. Наибольшее значение полу-

иш плоские радиальные мальтийские механизмы с безудар-lbim зацеплением, одпако распространение имеют и иные схемы, в частности механизмы, в которых ведущая цевка дви-я;ется неравномерно по окружности или по какой-либо иной кривой. В конце 30-х годов мальтийские механизмы исследовали Н. Э. Беккер, И. П. Ва- ренцов, в послевоенные годы — И. И. Артоболевский, Ю. Н. Герасимов (1948), JI. Н. Решетов (1950); динамику мальтийских механизмов изучал Е. Г. Наха-петяи (1953), теории комбинированного механизма мальтийского креста с планетарным зубчатым приводом была посвящена работа С. А. Черкуди-нова и Н. В. Сперанского (1956); теорию механизма мальтийского креста с приводом от эллиптических зубчатых колес изучил Н. В. Сперанский.

Важным достижением в области теории зубчатых зацеплений была работа М. JI. Новикова. В 1955 г. он защитил докторскую диссертацию на тему «Основные вопросы геометрической теории точечного зацепления, предназначенного для зубчатых передач большой мощности (так называемое зацепление Новикова)». В последующие годы исследование этого нового неэвольвентного зацепления проводилось многими учеными.

В. А. Гавриленко работал над созданием классификации современных зубчатых передач и соответствующей терминологии. По составленной им таблице можно ознакомиться как с осуществленными зубчатыми передачами, так и неосуществленными, но которые можно в принципе осуществить.

Общую теорию пространственных зацеплений на базе винтового исчисления и теории матриц развил Ф. JI. Литвин. В 1954 г. он дал в аналитической форме теорию червячного зацепления, имеющего переменное передаточное отношение и переменное межосевое расстояние, в 1956 г. в монографии «Некруглые зубчатые колеса» изложил вопросы геометрии и синтеза некруглых колес, а также методы их производства и контроля их точности.

В ряде работ были исследованы дифференциальные и планетарные зубчатые механизмы. Кинематику и статику ференциальных и планетарных передач исследовал Р. М. Вру\в берг (1956), Т. С. Жегалова уточнила вопрос об определении цх КПД (1957), М. В. Семенов изучил геометрию кривых, описываемых различными точками сателлитов планетарных механизмов

(1956), в монографии В. Н. Кудрявцева «Зубчатые передачи»

(1957) были сведены данные по теории и расчету плоских зубчатых передач.

Были также выполнены работы по другим видам передаточных механизмов: гибким передачам, вариаторам, фрикционный передачам и т. п. Особенно большое внимание в середине 50-х годов начали уделять теории гидравлических и пневматических механизмов в связи с их широким применением в современных машинах автоматического действия, автоматических линиях, в приспособлениях для механизации трудоемких и тяжелых процессов.

В работе Е. В. Герц (1955) были решены некоторые вопросы структуры и классификации пневматических устройств. Автор подразделяет пневматические механизмы на две группы по способу соединения пневмоустройств — воздуховодами и при помощи воздуховодов и механических передач.

Общий обзор механизмов с пневматическими устройствами, областей их применения, теории и методов расчета дан в монографии Б. Н. Бежанова «Пневматические механизмы» (1957). В работе И. И. Артоболевского, Е. В. Герц, А. Е. Кобринского и Н. П. Раевского исследуются быстродействующие пневматические устройства. В ряде работ Е. В. Герц, частично при участии А. Е. Кобринского, изучены методы статического и динамического расчета пневматических устройств поршневого и мембранного типа. В. В. Бердников в работах 1955 и 1956 гг. рассмотрел общие уравнения динамики поршневых устройств, исследовал характер переходных процессов и установившегося режима движения пневматических приводов металлообрабатывающих станков.

Теории гидравлического привода были посвящены исследования С. Н. Кожевникова, Е. А. Цухановой, Е. М. Хаймовича. В этих работах даны уравнения поршня гидравлического исполнительного механизма, частные решения этих уравнений и их экспериментальная проверка. Некоторые работы посвящены вопросам расчета гидравлического и пневматического приводов. Значительная часть исследований в этом направлении выполнялась па примере механизмов металлообрабатывающих станков и автоматов.

В области кинетостатики механизмов Л. Г. Овакимян предложил метод кинетостатического расчета пространственных механизмов путем использования построения рычага Жуковского, преобразованного из пространства на плоскость.

Исследования по динамике машин проводились как в классических направлениях — исследования дифференциального уравнения движения, расчет маховых масс, уравновешивание вращающихся масс, так и в новых — динамика механизмов с упругими связями, колебательные процессы в машинах.

Ряд работ был посвящен исследованиям режима движения машины при силах, зависящих от положений и от скорости звена приведения. В этом направлении работали В. П. Казаков, Ф. JI. Литвин, М. В. Семенов, Н. И. Колчин; С. Г. Кислицын предложил и развил методы последовательных приближений для решения уравнений движения машины при силах, зависящих от положения и скорости звена приведения, и на их основе показал возможность уточненного метода расчета маховых масс (1955). М. И. Бать предложил метод расчета маховика для случая сил, зависящих от положения и от скорости звена приведения (1954).

Изучение реальных процессов в машинах повлекло за собой повышение интереса к переходным процессам и к теории механизмов с упругими звеньями и упругими связями. В этом направлении работал А. Н. Голубенцев применительно главным образом к теории горных машин. Его работы «Уравнение динамики машин с учетом упругости их элементов» (1956), «Динамика переходных процессов в подъемной машине» (1957) и некоторые другие внесли существенный вклад в исследование Динамики рабочих машин. Общие вопросы динамики машин с упругими связями, работающих при наличии зазоров, были освещены в серии работ А. Е. Кобринского, завершенной в 1956 г.

Одной из важнейших была теория вибрационных процессов в машинах. Вибраторы различных типов применяются для Укладки и уплотнения бетона в строительных конструкциях, для забивки свай и шпунтов. А. П. Бессонов и В. О. Кононенко изучали теорию вибраторов центробежного типа с двумя степенями воооды при различных динамических характеристиках и усло-иях. Вынужденные колебания вибромашин со многими вибраторами изучали И. И. Блехман и Г. Ю. Джанелидзе (1958).

В октябре 1956 г. на сессии Академии наук СССР по научньц, проблемам автоматизации производства И. И. Артоболевский определил разделы науки о механизмах и машинах, имек>щИе особое значение в разработке научных основ механизации и автоматизации технологических процессов и, в частности, в создании новых видов машин-автоматов. Это — механика типовых технологических процессов, выполняемых автоматами, теория их производительности, методы расчета и проектирования машин-автоматов. Он указал, что важное место в структуре машин-автоматов в ближайшие годы займут счетно-решающие устройства, широкое применение в машинах такого типа должны также найти механизмы с электрическими и электронными устройствами.

В работах С. И. Артоболевского этого периода (1955-1957) были развиты вопросы классификации технологических машин и теория их производительности. В 1955 г. вторым изданием вышла монография Г. А. Шаумяна «Автоматы». В 50-х годах в Советском Союзе и за границей широкое внедрение получили повые системы автоматизации, известные под названием систем программного, цифрового или электронного управления. Начались работы по синтезу таких систем, их теории и теории программирования тех технологических процессов, для выполнения которых они создавались. Было создано несколько типов подобных систем: так называемые замкнутые системы цифрового управления станками, преобразующие сигналы-программы и сигналы, поступающие из цепи обратной связи, в непрерывное относительное движение инструмента и заготовки, а также разомкнутые системы. В 1955 г. был испытан макет так называемой шаговой (разомкнутой) системы программного (цифрового) управления, разработанной еще в 1950 г. М. Г. Брейдо, А. Е. Кобринским н В. К. Бесстрашновым и в дальнейшем получившей широкое промышленное внедрение в различных системах автоматизации.

В некоторых работах была показана связь, существующая между проблемами общей теории механизмов и машин и проблемами теории машин автоматического действия. Так, в книге Н. И. Левитского и С. А. Черкудинова «Современные направления в развитии теории синтеза механизмов машин-автоматов и автоматических линий» (1957) освещены современные методы синтеза механизмов и их роль в развитии теории машин-автоматов.

Нужно сказать, что в эти годы много работ в области теории механизмов и машин появилось и за рубежом. Разрабатывались примерно те же направления, что и в СССР, однако нигде не было такого организующего центра, каким стал у нас в стране семинар по теории механизмов.

В марте 1958 г. в Москве собралось Второе всесоюзное совещание по основным проблемам теории механизмов и магния, чтобы подвести итоги проделанной работы и наметить пути дальнейшего развития.

На совещание собралось свыше 800 участников, и было подготовлено много докладов и сообщений, поэтому на пленарные заседания вынесли основные доклады, а вся работа проводилась в следующих секциях: анализа и синтеза механизмов, динамики машин, теории точности в машиностроении и приборостроении, теории машин автоматического действия, теории передач в машинах.

В докладе «Современное состояние теории машип и механизмов», которым было открыто совещание, И. И. Артоболевский рассказал об основных исследованиях в области мехапики машин, выполненных в Советском Союзе и за рубежом во второй половине 50-х годов. Остановившись на проблеме «стыковки» наук, в частности между теорией механизмов и машин и кибернетикой, он указал на работу по созданию биоэлектрической системы управления, выполненную коллективом ученых под руководством А. Е. Кобринского. Эта система дает возможность управлять приборами и устройствами, используя биотоки мышц, и представляет интерес как для техников, так и для физиологов, изучающих деятельность нервной системы человека (в последующие годы она получила широкое применение в СССР и за рубежом в области протезирования).

Подводя итоги проделанных исследований, И. И. Артоболевский указал, что в области теории машин автоматического действия наиболее перспективные результаты получены по программному управлению машинами. Однако наряду с большими успехами в развитии механики машин есть проблемы, требующие существенного развития:

«В области анализа механизмов еще мало уделяется внимания сравнительной оценке кинематических, динамических и точностных свойств механизмов различной структуры, но общего функционального назначения. Методы синтеза механизмов излагаются в чрезмерно общем виде и не сопровождаются инженерными расчетными материалами. Почти отсутствуют исследования по синтезу механизмов с учетом динамических характеристик. Не разрабатываются вопросы кинетостатики плоских и пространственных механизмов с учетом реального конструктивного оформления кинематических пар и звеньев.

Отсутствуют исследования по общей динамике пространственных механизмов…

Требуют более широкого развития работы по изучению динамики машинных агрегатов как едипой динамической системы со многими степенями свободы.

Серьезное внимание должно быть уделено изучению кинематики и динамики механизмов с упругими звеньями и зазорами в кинематических парах.

. Общая теория машин-автоматов развивается очень слабо, несмотря на то, что теория механизмов и машин в настоящее кРемя обладает мощным арсеналом методов анализа и синтеза механизмов, которые могут быть использованы для развития теории методов построения и расчета машин-автоматов.

Одной из важнейших причин отставания в развитии теории машин автоматического действия… является то, что совершенно неудовлетворительно разрабатывается теория рабочих процессов, на базе которой только и могут быть сформулированы требования к рациональным конструкциям как отдельных механизмов, так и целых машин-автоматов» ‘.

Доклады, прочитанные па секциях, отразили не только результаты, достигнутые советской наукой о машинах, но и поиски новых путей и новой тематики.

И. И. Артоболевский в докладе, прочитанном на секции анализа и синтеза механизмов «К теории синтеза механизмов для воспроизведения некоторых видов алгебраических и трансцендентных кривых», коснулся истории вопроса и показал место теории точных методов синтеза механизмов в общей системе. Н. И. Колчин привел опыт построения расширенной структурной классификации механизмов и основанной на ней структурной таблицы механизмов. Н. И. Левитский отметил, что при решении задач синтеза плоских шарнирных механизмов обычно стремятся найти шарнирный четырехзвенник, удовлетворяющий заданным условиям, но в некоторых случаях таким образом не удается получить требуемое движение и тогда можно попытаться найти плоский шарнирный четырехзвенник, точно или приближенно выполняющий требуемое движение. Доклад Г. Д. Ананова был посвящен кинематике пространственных пятизвенных криво-шипно-шатунных механизмов. Ф. М. Диментберг и С. Г. Кислицын рассмотрели вопрос о применении винтового исчисления к анализу пространственных механизмов. Отдельные работы касались техники эксперимента, кинематической геометрии, анализа некоторых специальных видов механизмов.

Большинство докладов, зачитанных на секции «Динамика машин», было посвящено исследованиям в области новых направлений динамики машин и механизмов, в основном теории вибраций в машинах и теории машин вибрационного действия. В докладе А. И. Кухтенко был рассмотрен теоретико-вероятностный метод описания процесса работы машин, пригодный для описания рабочих процессов землеройных, угледобывающих, горнопроходческих и многих сельскохозяйственных машин, а также в судостроении, автостроении и военной технике. Во всех этих случаях силы, действующие на рабочие органы машин и передающиеся по всем звеньям их кинематических цепей в процессе взаимодействия рабочих органов с обрабатываемым или разрушаемым материалом, резко и незакономерно изменяются.

А. П. Малышев произвел силовой анализ механизмов, имеющих в своем составе статически неопределимые узлы, т.е. пластины, фермы, рамы, миогоопорные балки и валы. В докладе д. П. Раевского была освещена современная техника эксперимента динамики машин.

На секции «Теория машин автоматического действия» в докладе С. И. Артоболевского «О структуре технологических машин-автоматов и ее роли в развитии их общей (межотраслевой) теории» был предложен ряд общих признаков, на основании которых можно классифицировать приводы и элементы приводов любых машин-автоматов, т.е. дана база для создания общей теории технологических машин-автоматов.

М. Л. Быховский и А. Е. Кобринский исследовали динамику шаговых систем программного управления. Э. И. Шехвиц рассмотрел системы управления и привода механизмов периодических перемещений в машинах-автоматах. Проблемам механизмов питания машин-автоматов были посвящены доклады Н. А. Камышного, М. В. Медвидя и В. Ф. Прейса и М. К. Клебанова.

Доклады секции «Теория передач в машинах» были посвящены в основном теории зубчатых зацеплений и зубчатых передач; отдельные доклады относились к теории кулачковых механизмов, шарнира Гука, гибких механизмов. В. И. Гавриленко в докладе «Некоторые итоги развития советской науки о зубчатых механизмах и передачах» привел историческую справку о развитии в СССР теории зацепления и зубчатых механизмов, а также разработанную им классификационную таблицу зубчатых передач.

Совещание приняло решение, в котором наметило программу дальнейших работ в области теории механизмов и машин.

Наряду с проблемами развития методов синтеза плоских и пространственных механизмов, теории и методов изготовления зубчатых зацеплений, был сформулирован ряд новых проблем:
— развитие методов синтеза механизмов с гидравлическими, пневматическими и электронными устройствами;
— разработка вопросов точности в теории проектирования автоматов и автоматических линий и в теории рабочих процессов;
— разработка вопросов динамической точности электрических и электронных цепей автоматических систем;
— развитие общей теории производительности машин-автоматов с учетом новых и усовершенствованных рабочих процессов;
— разработка теории автоматического управления машинами и системами машин средствами вычислительной техники;
— разработка теории новых систем цифровой автоматизации, в том числе таких, как самонастраивающиеся системы;
— развитие теории и методов проектирования современных механизмов и устройств автоматического действия, включающих как}кесткие звенья, так и пневматические и гидравлические, электрические и электронные устройства.

Совещание рекомендовало:
— развивать методы динамического исследования машинных агрегатов и электромеханических систем как едипой динамической системы с одной или несколькими степенями свободы;
— развивать методы динамического исследования механизмов с упругими звеньями и зазорами в кинематических парах;
— развивать работы по исследованию важнейших динамических характеристик рабочих процессов и машинных агрегатов;
— продолжать развитие вопросов динамической точности и вопросов расчета точности машин и приборов в целом.

Таким образом, хотя в трудах совещания вопросы теории ма-шип автоматического действия и динамики машин занимали относительно скромное место, в решении эти проблемы уже выходят на первый план, поскольку отвечают первоочередным потребностям советского машиностроения. В дальнейшем намечается все более резкий крен в сторону проблем динамики рабочих машин и машин-автоматов.

В докладе на Первом всесоюзном съезде по чистой и прикладной механике (февраль 1960 г.) И. И. Артоболевский проанализировал развитие динамики машин за 50-е (в основном) годы в Советском Союзе и за рубежом, сведя соответствующие исследования к нескольким группам задач.

К первой группе он отнес методы динамики машин, вызванные необходимостью учитывать влияние упругости отдельных звеньев кинематических цепей. Эта группа включает два типа задач: в задачах первого типа дополнительные перемещения звеньев, возникающие вследствие упругих деформаций, оказываются малыми по сравнению с основными перемещениями, обеспечивающимися кинематической схемой механизма; методы исследования таких задач должны сочетать приемы теории механизмов и машин и теории колебаний. Ко второму типу относятся системы, движение которых осуществляется за счет деформации упругих звеньев или элементов и описывается дифференциальными соотношениями; иначе говоря, циклограмма их работы не может быть получена из чисто кинематических соображений. Для таких систем (к ним, наряду с механизмами с упругими звеньями, относятся также механизмы, содержащие гидро-, пневмо- и электроустройства) кинематическое и динамическое исследования должны выполняться совместно. Методы расчета и проектирования подобных систем развивались в основном применительно к машинам вибрационного и виброударного действия.

Актуальными задачами теории механизмов с гидравлическими устройствами докладчик назвал разработку методов кинематического и динамического синтеза гидроустройств по заданным законам движения; дальнейшее исследование неустановившегося движения и устойчивости движения гидроприводов, а также отдельпых гидроустройств; получение экспериментальных данных характеристикам отдельных гпдроустройств и гидроприво-оВ в делом, а также по силам сопротивления, действующим в различных машинах. Подобные задачи стояли и перед учеными, разрабатывающими теорию пневматических механизмов.

Второй группой задач были названы вопросы исследования движения машин при силах, зависящих от положения, скорости и времени. Так, М. JI. Бы-ховский рассмотрел динамику мехапической части совместно с динамикой электрической части электропривода (1958), А. П. Бессонов выполнил качественное исследование и анализ особых точек движения машинного агрегата (1958).

Следующая группа задач — проблема динамической точности систем, получившая особое значение в теории машин-автоматов и оказавшаяся существенной для других областей техники: измерительной, счетно-решающих устройств и электронно-вычислительных машин, приборов военной техпики и т. п. Могут иметь место два типа погрешностей — инерционные, возникающие в расчетной схеме с номинальными значениями параметров из-за того, что система работает в том или ином динамическом режиме, отличающемся, например, от того, при котором происходит ее настройка и градуировка и динамические, зависящие от неточностей в изготовлении элементов системы. Соответствующие исследования были освещены М. JI. Быховским в ряде статей и в монографии «Основы динамической точности электрических и механических цепей» (1958).

Среди рабочих методов динамического исследования машин важное значение в 50-х годах получили моделирование и экспериментальная динамика. Моделирование процессов при помощи электронно-вычислительных машин — одно из наиболее эффективных средств исследования динамики механизмов и машин, поскольку дает возможность проследить за влиянием отдельных параметров на поведение системы. В этом направлении работали М — Л. Быховский и А. Е. Кобринский.

Измерительная техника в послевоенные годы ориентировалась на электрические и электронные приборы и аппараты для измерения механических величин. Применение проволочной тензометрии и внедрение электронных приборов, практически безынерционных, дало возможность измерять механические параметры кратковременных процессов. В монографии Н. П. Раевского (1959) описаны датчики механических параметров машин. В сборнике ЦНИИТМАШ «Виброизмерительная аппаратура» (1958) дана методика испытаний станков, новая аппаратура для измерения вибраций и тарирования датчиков. В монографиях B. Д. Хохлова и Я. И. Корытысского, Г. Н. Захарова и др. описаны приборы для измерений технологических и механических параметров текстильных машин, а также методы их испытаний (1958).

Динамике тяжелых машин была посвящена монография

A. Н. Голубенцева «Динамика переходных процессов в машинах со многими массами» (1959). Автор решает задачи по. определению действительных нагрузок в линиях передач тяжелых машин во время переходного процесса с учетом колебательных явлений. Динамическому синтезу механизмов по Чебышеву была посвящена монография Я. JI. Геронимуса (1958). В монографии

C. Н. Кожевникова «Динамика машин с упругими звеньями» (1961) рассмотрен достаточно общий метод динамического расчета машин с учетом упругости звеньев, который можно применить к тяжелым машинам различных типов, если они могут быть представлены системой неизменных приведенных масс, связанных между собой упругими связями. В исследовании JI. И. Штейн-вольфа «Динамические расчеты машин и механизмов» (1961) освещена проблема колебаний машинных установок и фундаментов.

С конца 50-х годов непрерывно растет число работ, посвященных теории машин автоматического действия. В частности, в области теории гидропривода работали Е. А. Цуханова, JI. В. Петро-кас, С. Н. Кожевников, Н. И. Левитский, Е. М. Хаймович,

B. Б. Гордин, В. В. Роханов, Т. М. Башта и др. Теорию пневматического привода разрабатывали Е. В. Герц и Г. В. Крейнин, П. И. Ковалев, Т. К. Берендс и А. А. Таль, В. П. Зенченко, А. Г. Холзунов, М. М. Гохберг и др.

Одним из основных механизмов привода в машинах-автоматах продолжал оставаться кулачковый механизм. В работе С. И. Артоболевского «О некоторых основных зависимостях механики прерывных движений и их использовании при расчете машин»

(1960) и в ряде работ К. В. Тира, завершенных монографией «Комплексный расчет кулачковых механизмов» (1958), исследовано применение кулачковых механизмов для выполнения технологических операций.

С 50-х годов начинается оснащение машин автоматического действия счетно-решающими и логическими устройствами. В связи с этим существенное значение приобрели вопросы теории, методы расчета и конструирования систем программного управления-Этой теме, в частности, посвящена монография А. А. Булгакова «Электронные устройства автоматического управления» (1958) также работы В. Г. Зусмана и И. А. Вульфсона по проектировщик) систем цифрового программного управления станками.

Под влиянием запросов производства теория технологических машин становится самостоятельным научным направлением. С И. Артоболевский в цикле исследований (1958-1960) разработал основы теории структуры технологических машин и струк-турнУ10 классификацию исполнительных агрегатов, определяющую различие в методах их кинематического и динамического расчета. Им была сделана также попытка создать классификацию технологических машин-автоматов, исходя из различий в функционально-производственных схемах машин (1955).

Механика процессов подачи обрабатываемых материалов и методы расчета соответствующих устройств были изучены в работах В. Ф. Прейса (1959-1961), М. В. Медвидя (1959), Н. И. Камыш-ного (1959-1960). М. М. Гернет исследовал вопросы механизации мукомольной и пищевой промышленности. Им была разработана теория уравновешивания молотковых мельннц и теория расчета молотков на удар (последняя полностью освободила валы машип от ударов, в результате чего износоустойчивость мельниц возросла в несколько раз). Под руководством М. М. Гернета было создано семь механизированных линий хлебозаводов.

В 1961 г. в Туле была проведена конференция, на которой обсуждались методы проектирования и эксплуатации автоматических линий в различных производственных условиях. В 1958 г. вышла монография А. П. Владзиевского «Автоматические линии в машиностроении», а в 1961 г. — «Автоматы и автоматические линии» Г. А. Шаумяна. Были изданы два сборника работ по автоматическим роторным линиям (1959, 1960). В этом же направлении работали В. Ф. Прейс, И. А. Клусов, Е. Н. Фролович. Кроме того, в конце 50-х — начале 60-х годов были рассмотрены вопросы расчета циклограмм, создания методов управления станками, началось изучение теории производительности технологических машин. Создавались методы экспериментального исследования машип автоматического действия в реальных условиях их работы.

В области анализа и синтеза механизмов и теории передач продолжались исследования в классических для советской школы направлениях. В 1959 г. вышли три капитальные монографии, посвященные синтезу механизмов. «Теория механизмов для воспроизведения плоских кривых» И. И. Артоболевского завершила большой цикл его работ, посвященных проблемам теории механизмов, точно воспроизводящих заданные математические зависимости; автор подробно рассмотрел механизмы для воспроизведения алгебраических кривых до 4-го порядка включительно и некоторые механизмы для воспроизведения алгебраических кривых более высших порядков и трансцендентных кривых. Завершалась работа кратким историческим очерком.

Монография И. И. Артоболевского, Н. И. Левитского и А. Черкудинова «Синтез механизмов» — одна из наиболее пол-пых в мировой литературе работ, посвященных этому вопросу, В пей нашли отражение не только все исследования отечественной школы теории механизмов, выполненные до конца 50-х годов по и значительное большинство зарубежных исследований в этом направлении. В первой части книги приводятся результаты исследований в области теории структуры и кинематической геометрии. Вторая часть содержит теорию точных методов синтеза механизмов — центроидных, некоторые задачи синтеза механизмов с низшими парами для точного воспроизведения кривых, кулачковых механизмов и синтез мальтийских механизмов. Третья часть посвящена теории приближенных методов синтеза механизмов — алгебраическим и методам, основанным на кинематической геометрии. Монографии предпослана краткая историко-библиографическая справка о развитии методов синтеза механизмов.

Монография С. А. Черкудинова «Синтез плоских шарнирно-рычажных механизмов» посвящена приближенному синтезу механизмов на основе идей Бурместера и Чебышева.

Большое внимание, уделяемое шарнирно-рычажным механизмам, объясняется тем, что они дают возможность решать те же задачи, что и кулачковые механизмы, но имеют при этом ряд преимуществ: дешевле и проще в изготовлении, более износоустойчивы, легко регулируются, а поэтому могут найти широкое применение в машинах автоматического действия как в качестве исполнительных механизмов машин-автоматов, у которых рабочие звенья осуществляют сложные законы движения, так и в качестве функциональных механизмов в приборах и системах автоматического контроля и управления различными процессами.

Новым для советской науки о механизмах явилось использование ЭВМ для решения задач синтеза механизмов. Первой появилась статья И. Б. Людмирской «Применение цифровых машин для синтеза шарнирных четырехзвенных счетно-решающих механизмов» (1960). В статье Н. И. Левитского «Приближенный синтез механизмов с двумя степенями свободы» (1961) показано, что решение задач, например, с одиннадцатью параметрами кинематической схемы (как у автора) практически возможно лишь на быстродействующих ЭВМ.

Ряд работ был опубликован по теории зубчатых зацеплений: монографии В. Н. Кудрявцева «Зубчатые передачи» (1957) и «Планетарные передачи» (1960), монография Ф. Л. Литвина «Теория зубчатых зацеплений» (1960), некоторые статьи В. А. Гавриленко.

Президиума Верховного Совета РСФСР. Одновременно является грезидентом научно-технической секции Союза обществ дружбы и культурных связей с зарубежными странами, с 1961 г. — вице-президент Института советско-америкапских отношений.

В конце 50-х годов заметно оживляется исследовательская работа в области теории механизмов и машип в ряде зарубежных стран, и Артоболевский принимает активное участие в национальных конференциях по механике машип, в результате чего влияние советской школы теории механизмов и машин на развитие мировой науки значительно возрастает. В некоторых странах переводятся учебники советских ученых (в том числе И. И. Артоболевского), зарубежные ученые пользуются в своих исследованиях методами, разработанными советской школой. Вместе с тем установление более тесных связей с зарубежными учеными, ознакомление с их работами и исследовательскими методами не могло не отразиться и на формировании тематики исследований советских ученых. Начиная с Третьего совещания по основным проблемам теории механизмов и машин (Москва, июнь 1961 г.), конференции советских машиноведов становятся событиями международного значения.

В Третьем всесоюзном совещании приняло участие более 800 человек, в числе которых были сотрудники научпо-исследова-тельских институтов, преподаватели высших учебных заведений, инженерно-технические работники.

Открывая секцию «Динамика машин», И. И. Артоболевский в докладе (написанном совместно с А. Е. Кобринским) осветил современное состояние проблемы. Он указал, что содержание задач динамики машин, звенья которых считаются жесткими, расширилось. В значительной степени это было обусловлено необходимостью обеспечить эффективные значения динамических параметров машинных агрегатов, высокофорсированных по скоростям и нагрузкам.

«Расширению содержания этой проблемы способствовало также более глубокое изучение динамических процессов, протекающих в механической системе с электродвигателем. В ряде случаев времена переходных процессов в механических и электрических Цепях машинного агрегата соизмеримы между собой. При этом сказывается необходимым решать уравнения динамики совместно с Уравнениями электродинамики. В других случаях время переходного процесса в электрических цепях оказывается пренебрежимо малым, однако существенное влияние на динамику процесса оказывают те или иные свойства впешней характеристики электродвигателя. Накопец, важное значение имеет то, что не-тоды динамики начинают применяться ко все большему круГу механизмов и машин.

Остановившись затем на проблеме динамики машин, содер. жащих упругие звенья, докладчик указал на то существенной значение, которое приобрели вопросы исследования роторных машин. «В течение последних лет роторные машины вытесняю? другие типы машин^двигателей из авиации, а также траспортных и стационарных силовых установок. Широкое распространение получили паровые, газовые, гидравлические турбины, электродви-гатели и рабочие машины роторного типа. В связи с этим возникла необходимость в исследовании частотных и амплитудных характеристик этих машин при самых различных конструктивных вариантах и при работе их как на установившихся, так и на переходных режимах. Во всех этих исследованиях упругим звеном в большинстве случаев является сам ротор машины, иногда опоры ротора; наконец, в некоторых исследованиях одновременно учитывалась упругость обоих звеньев системы».

Остановившись далее на машинах вибрационного и виброударного действия, на системах с пневмо- и гидроустройствами, на проблемах экспериментальной динамики, авторы доклада приходят к заключению, что анализ исследований как отечественных, так и зарубежных, выполненных за последние три года, позволяет сделать следующие выводы: – получены существенные результаты в области исследования динамики машинных агрегатов с учетом свойств электропривода и упругости звеньев; – значительное развитие получила теория машин вибрационного и виброударного действия и, в частности, методы исследования динамики и устойчивости периодических режимов их движения; – получили применение в решении задач динамики магния методы электромоделирования и машинной математики; значительное усовершенствование и развитие получили экспериментальные методы исследования.

Секция теории машин автоматического действия была открыта докладом С. И. Артоболевского «Современное состояние теории машин-автоматов», в котором подводился итог исследовательской работе в этом направлении за годы, протекшие между Вторым и Третьим совещаниями. Докладчик указал, что современное состояние теории машин автоматического действия характеризуется достаточно широкой разработкой методов расчета основных узлов машин (приводов, систем управлений, исполнительных и передаточных механизмов) и ряда разделов теории технологических машин (структуры, кинематики, энергетики, производительности) и соответствующих методов их расчета. При этом он отметил, что исследования в области теории машин автоматического действия, выполняемые в Советском Союзе, по широте тематики и научному уровню превосходят зарубежные работы.

Так как технологические процессы могут строиться самым различным образом и один и тот же процесс можно осуществить, применяя различные по структуре машины-автоматы и автоматические линии, то для выбора оптимального варианта необходимы теория и методы комплексной оценки эффективности линий, машин и их отдельных узлов по ряду показателей.

Отечественный и зарубежный опыт создания систем автоматизации показывает, что эффективное использование современных достижений автоматики, электроники, кибернетики требует глубокого переосмысливания и в ряде случаев коренного изменения автоматизируемого процесса и соответственно машинного комплекса. Необходимы коренное усовершенствование существующих и создание новых типов машин-автоматов и автоматических линий, что, в свою очередь, требует создания теории машин автоматического действия.

На заседаниях секции «Теория гидро- и пневмопривода» было прочитано шесть докладов, по своей тематике примыкавших к Докладам секции теории машин автоматического действия.

На секции «Анализ и синтез механизмов» было заслушано ^ Доклада и сообщения. Во вступительном докладе Н. И. Левит-ский остановплся на основных направлениях работ, выполненных в течение трех лет до 1961 г. Он указал, что за 1958, 1959 а 1960 гг. в СССР и за рубежом было опубликовано 348 работ п0 анализу и синтезу шарнирных, кулачковых и зубчато-рычажных механизмов. Начавшееся внедрение цифровых электронпых машин в практику научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро позволило значительно ускорить процесс создания справочных материалов по проектированию механизмов и привело к разработке новых методов решения задач сиптеза механизмов па электронных цифровых машинах. Должна быть также продолжена работа по созданию справочных данных по отдельным видам механизмов: все это позволит подойти к обоснованному решению одной из основных задач науки о машинах — выбору схемы механизма для выполнения определенной функции» связанной с назначением машины.

Были поставлены два обзорных доклада по применению электронных цифровых машин для решения задач анализа и синтеза механизмов, поскольку на Третье совещание уже было представлено большое число работ, соответствующих этой тематике.

В докладе И. И. Артоболевского «Теория липейно-огибающих шатунных кривых» был рассмотрен один из вопросов кинематической геометрии. Автор определил линейно-огибающую шатунную кривую как кривую, огибающую положения прямой линии, произвольно расположенной в плоскости шатуна четырехзвен-ного механизма. Теории кривых Бурместера было посвящепо сообщение Я. JI. Геронимуса, несколько сообщений имели своей темой теорию кулачковых механизмов, а большинство относилось к теории шарнирно-рычажных механизмов, плоских и пространственных.

Секция «Теория передач в машинах» занималась главным образом двумя вопросами — теорией зубчатых зацеплений и зубчатых механизмов. Из этой тематики выпадали лишь два сообщения: В. А. Светлицкого по теории передач с гибкой связью и А. П. Лапина по передачам с промежуточными звеньями и их классификации.

Сравнивая содержание докладов, прочитанных на 2-м и 3-м совещаниях по теории механизмов, можно увидеть, как под влиянием научно-технической революции в конце 50-х годов резко повышается интерес к проблемам динамики машин и теории машин автоматического действия. Ее влияние сказалось и на «классических» направлениях теории механизмов и машин, например, к задачам анализа и сиптеза механизмов начали применять современную вычислительную технику. После 1961 г. количество работ по применению ЭВМ к решению задач теории механизмов умножилось. С помощью ЭВМ был создан обширный справочный материал в виде таблиц, карт и графиков.

Наибольшее применение электронно-вычислительная техника нашла в задачах анализа и синтеза рычажных механизмов. Разработанные справочные материалы дали право утверждать, как указал И. И. Артоболевский, «… что задача синтеза какого-либо рычажного механизма может считаться решенной только в том случае, когда определены и показаны области существования искомого решения, или, как теперь принято говорить, области существования механизма. В некоторых случаях области существования механизмов в той части, где располагаются практически пригодные механизмы, оказываются очень небольшими, т.е. только для некоторых комбинаций заданных величин можно найти механизм, удовлетворяющий условиям воспроизведения заданного движения.

Использование «карт», показывающих области существования механизмов, снимает одно из основных ограничений к применению разработанных ранее методов сиптеза механизмов. Это ограничение сводилось к тому, что, выбирая в качестве заданных величин некоторые исходные параметры механизмов, очень часто конструкторы получали такие соотношения между другими параметрами механизма, какие не могут быть выполнены. Другими словами, не зная областей существования механизма, приходилось действовать «вслепую» при выборе комбинации заданных величин. Теперь… можно отметить, что для многих задач сип-теза плоских рычажных механизмов области существования механизмов построены»

Существуют две группы справочных материалов. К первой относятся графики и справочные карты, получаемые методами синтеза механизмов; ко второй — таблицы, графики и справочные карты, содержащие общие характеристики механизмов и получаемые методами анализа, однако ими можно пользоваться и для решения задач синтеза механизмов. Слияние задач анализа и синтеза механизмов характерно для многих работ по теории рычажных механизмов, выполненных в первой половине 60-х годов.

Подобные справочные материалы были созданы и для пространственных механизмов, но для ограниченного числа задач. Основным направлением теории пространственных механизмов стала ее дальнейшая математизация.

В области теории кулачковых механизмов были поставлены и решены задачи с учетом реальных условий работы: кроме учета кинематических и динамических требований, начали принимать во внимание также технологические условия, условия точности, прочности и долговечности. Так как кулачковые механизмы выходят из строя главным образом вследствие износа кулачков появились исследования, в которых при решении задачи опреде, ления основных размеров механизма учитывался пе только угод давления, но и скорость скольжения, радиусы кривизны, контактные напряжения и другие факторы, влияющие на износ кулачка.

Ряд работ был выполнен по анализу и синтезу комбинированных механизмов — кулачково-рычажных, зубчато-рычажных.

В области создания передач постоянно возрастали требования к точности, нагрузочной способности и производительности механизмов. Наибольшее число работ было посвящено теории зубчатых зацеплений и зубчатых механизмов. В этом направлении в первой половине 60-х годов был разработан метод определения условий отсутствия подрезания для плоских и пространственных зацеплений, кинематический метод определения кривизны поверхностей нарезаемого колеса через кривизну инструментальной поверхности, метод синтеза приближенных конических и гипоидных зацеплепий, позволяющий обеспечить контакт в заданной точке и оптимальные условия зацепления в ее окрестности, модификация червячного зацепления с вогнутым профилем червяка нагрузочная способность которой и КПД оказались лучше, чем у цилиндрических червячных передач, проведены дальнейшие исследования конических и винтовых зацеплений, экспериментальные и теоретические исследования зацепления Новикова и его вариантов.

В области динамики машин основные исследования были направлены на изучение динамических процессов в машинных агрегатах в реальных условиях их работы: исследовались переходные режимы, учитывалась упругость звеньев и связей систем, обладающих различными нелинейностями, причем не только для машин, представляемых системы с дискретными параметрами — массами и жесткостями, но и системы с распределенными параметрами, описываемые дифференциальными уравнениями в Частных производных.

В связи с возникшими трудностями при описании динамических процессов, в особенности переходных процессов в тяжелых машинах, усложняется используемый при этом математический аппарат: пришлось прибегнуть к интегральным уравнениям Вольтерра 2-го рода.

Продолжались исследования динамики вибромеханизмов и виброударных механизмов, применение которых в различных производствах постоянно расширялось; были разработаны новые технологические процессы. При этом опять пришлось перейти от исследования собственно механизма к исследованию механизма в процессе работы, т.е. с учетом обрабатываемого или транспортируемого материала. Это усложнило задачу, зато позволило значительно уточнить ее.

Исследовались явления, связанные с ускорениями высших порядков, особенно их влияние на динамические процессы в меха-лдзмах. Было установлено, что воздействие ускорений 2-го по-дка обнаруживается для систем, обладающих упругими звеньями: возникают деформации, не только зависящие от кинетоста-тцческой нагрузки, определяемой силами инерции, по еще и динамические усилия, вызванные действием нестационарного ускорения. Таким образом, возникли новые задачи динамики механизмов: определение динамических нагрузок, вызванных действием сил инерции, обусловленных нестационарным ускорением, и динамических ошибок, появляющихся в процессе работы механизмов вследствие наличия ускорений 2-го порядка.

Важное значение получило исследование механизмов переменной структуры.

Все большее значение приобретала динамика тела перемеп-ной массы. В самых различных областях промышленности встречаются механизмы, в состав которых входят звенья переменной массы: у них меняется не только масса, но и момент инерции и положение центра тяжести. Поскольку такие звенья входят в кинематические пары с другими подвижпыми звеньями, их динамические расчеты весьма сложны. Возникают задачи изучения движения таких систем, их силового анализа, а также задачи динамического синтеза, связанные с уравновешиванием роторных машин и многозвенных механизмов на фундаменте.

К 1964 г. были рассмотрены вопросы общей теории механизмов, у которых масса отдельных звеньев является детерминированной функцией координат, скорости и времени. Получены основные уравнения движения таких систем, развиты методы их силового анализа, и решены некоторые задачи об уравновешивании роторных систем с переменной массой. При этом часто пользовались методом затвердевания: в этом случае можно применять методы общей динамики механизмов и машин.

Были рассмотрены некоторые нестационарные задачи вибрационных механизмов с переменными параметрами, а также задачи по вибрационным системам с дискретным изменением масс звеньев. Еще более сложные задачи возникают в том случае, когда в состав механизмов входят звенья с массой, не являющейся Детерминированной функцией положения, скорости и времени (например, колебапия сложных систем привода многотонного конвейера с расплавленным металлом).

В области теории машин автоматического действия проведен ряд исследований, посвященных развитию теории, методов расчета и оптимального проектирования, а также эксплуатации автоматических машин и линий. Однако основной оставалась проблема теории рабочих процессов, а также теория производительности автоматических систем и их надежности.

Решение задач синтеза автоматов потребовало разработки алгоритмов процессов проектирования. Это в свою очередь обусловило необходимость создания математических моделей процессов проектирования и разработки методов оптимального решения основных задач синтеза схем машин-автоматов и автоматических линий с помощью ЭВМ.

Одновременно с общей теорией машин автоматического действия развивались исследования в области теории пневматического и гидравлического приводов. Началось создание системы анализа и синтеза силовых исполнительных механизмов и систем управления. Были проведены исследования по применению универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики для дискретных систем управления в машиностроении. Начато использование в машиностроении быстродействующих струйных элементов, не имеющих подвижных механических деталей (они оказались дешевыми и надежными в эксплуатации). Весьма эффективным оказалось применение законов математической логики и методов синтеза релейных схем для синтеза пневматических систем управления. Использование ЭВМ и моделирующих машин дало возможность полнее решать задачи динамики гидромеханизмов. Наконец, существенное развитие получила техника эксперимента.

В 60-х годах возникли сильные группы исследователей в области теории механизмов и машин в республиканских научных центрах. В Грузии исследовательская группа организовалась вокруг семинара, которым руководил Д. С. Тавхелидзе. Их основной тематикой стала теория плоских и пространственных шарнирных механизмов, теория кулачковых механизмов. Сам Тавхелидзе работал в области теории пространственных шарнирных механизмов, плоских шарнирных пятизвенных механизмов, механизмов с изменяемыми размерами звеньев, шестизвенных механизмов, теории ускорений высших порядков. Теорией синтеза пятизвенных механизмов с изменяющимися размерами звеньев занимался также А. А. Тамамшев. Плоские пятизвенные механизмы и некоторые пространственные механизмы изучал В. М. Январашвили, четырехзвенные пространственные механизмы — Г. А. Джабуа, теорию планетарных и дифференциальных зубчатых передач — К. А. Имедашвили, теорию кулачковых механизмов — О. С. Езикашвили.

В прибалтийских республиках важнейшими научными центрами в области механики машин стали Каунас, Рига и Елгава,

Таллин. В 1962 г. состоялось первое региональное совещание п0 теории механизмов и машин к Каунасе; там же был организован филиал семинара, руководство которым принял на себя К. М. Рагульскис. Сам Рагуль-скис занимался сперва теорией кулачковых механизмов, а затем вопросами динамики машин, в частности теорией машин вибрационного действия (в этой области он создал сильную группу учеников и сотрудников). А. И. Ясюленис исследовал кинематику многозвенных механизмов, главным образом вопросы кинематической геометрии.

Интересные исследования в области теории структуры и классификации выполнил в конце 50-х-начале 60-х годов О. Г. Озол. Он предложил и развил общую классификацию механизмов по видам связей, основанную на изучении передачи сил в процессе движения. Положительным свойством классификации Озола является ее общность: в качестве частных случаев она включает другие классификации механизмов. Он предложил также структурную формулу и показал возможность ее применения для целей структурного синтеза механизмов. В связи с теорией структуры Озол начал исследования топологических свойств кинематических цепей.

Перед Четвертым совещанием по основным проблемам теории механизмов и машин (Киев, 1964 г.) было издано много монографий, опубликованы важные исследования по многим капитальным вопросам теории: «Счетно-решающие устройства» С. О. Доброгурского, В. А. Казакова и В. К. Титова, «Теория зубчатых зацеплений» Ф. JI. Литвина, «Кулачковые механизмы» Н. И. Левитского, «Технологические машины-автоматы» С. И. Артоболевского, «Геометрический аппарат теории синтеза плоских механизмов» Я. Л. Геронимуса, «Механизмы с упругими связями» А. Е. Кобринского и др. В ряде статей И. И. Артоболевский обобщил опыт, полученный в результате проведенных за это время работ, наметил важнейшие направления дальнейших исследований, обратив особое внимание на работы в области динамики машин и теории машин автоматического действия.

На Четвертом совещании по основным проблемам теории механизмов и машин работали четыре секции: анализа и синтеза механизмов; динамики машин; теории машин автоматического действия и пневмо- и гидропривода; теории передач.

В докладе «Развитие методов анализа и синтеза механизмов» Н. И. Левитский подчеркнул, что за время между 3-м и 4-м совещаниями значительно развилось применение электронно-вычислительных машин к решению задач теории механизмов.

В области теории пространственных механизмов были развиты некоторые новые аналитические и геометрические методы, в частности графоаналитический. На секции обсуждались также следующие вопросы: «Синтез пространственных рычажных механизмов», «Построение положений звеньев механизмов», «Номограммы и карты для анализа и синтеза», «Профилировапие кулачков», «Выбор конструкции кулачкового механизма и закона движения ведомого звена», «Применение приборов для анализа и синтеза механизмов».

На секции «Динамика машин» основная группа докладов относилась к исследованию машин в реальных условиях. В ряде докладов и сообщений рассматривались вопросы динамики металлургических машин, машин вибрационного действия, теории переходных процессов, теории механизмов с гибкими и упругими звеньями, с электромагнитными, упругими и иными связями, динамики машин с переменной массой отдельпых звеньев. Характерно, что содержание большинства докладов было связано с проблемами теории колебаний.

Секция «Теория машин автоматического действия» была открыта докладом И. И. Капустина и Л. В. Петрокаса «Состояние и задачи теории проектирования машин-автоматов». Затем были заслушаны доклады Е. В. Герц «Расчет и проектирование пневматических систем машин-автоматов», И. А. Клусова и А. Р. Са-фарянца «Исследование и расчет автоматических роторных машин и линий», Е. А. Цухановой «Особенности синтеза тормозных устройств гидропривода», А. В. Праздникова и А. М. Иоффе «Динамический расчет гидравлических тормозных устройств» и др. Ряд докладов был посвящен проблемам применения ЭВМ и общим проблемам теории автоматов. В докладе Я. С. Якобсона и других предложены способы управления многофункциональными биоэлектрическими протезами.

Основные доклады, прочитанные на секции теории передач в машинах, относились к зубчатым зацеплениям и зубчатым механизмам; несколько докладов было посвящено теории вариато-

В докладе «Основные проблемы современной теории машин» Л И. Артоболевский обратил внимание на этапы в развитии теории механизмов и машин, которые нашли свое отражение в тематике совещаний: на 2-м совещании наибольшее число докладов было посвящено анализу и синтезу механизмов, а па 3-м и 4-м — динамике машин. Увеличилось число докладов по теории машин автоматического действия и пневмо-, гидропривода. Значительно изменилась и направленность докладов: большее внимание стало уделяться динамическому анализу режимов движения сложных механических систем, использованию аналоговых моделей для изучения динамических явлений, теории машин вибрационного действия, динамике механизмов с переменной массой звеньев, динамике нелинейных механических и электромеханических систем, теории колебаний и устойчивости машин и механизмов в периодических и переходных режимах. С развитием научно-технической революции существенно изменилось само понятие «машина», возникли новые классы машин: контрольно-управляющие, логические, кибернетические, а это в свою очередь вызвало расширение предмета теории механизмов и машин и в значительной степени увеличило диапазон ее исследований.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум