Маши́на (лат. machina «устройство, конструкция» ← др.-греч. μηχανή «приспособление, способ») — техническое устройство, выполняющее механические движения (см. уточнение ниже) для преобразования энергии, материалов и информации[1].
В более расширенном современном определении, появившемся с развитием электроники, машиной является технический объект, состоящий из взаимосвязанных функциональных частей (деталей, узлов, устройств, механизмов и др.), использующий энергию для выполнения возложенных на него функций[2]. В этом понимании машина может и не содержать механически движущихся частей. Примером таких устройств служат электронно-вычислительная машина (компьютер), электрический трансформатор[1], ускоритель заряженных частиц.
Машины используются для выполнения определённых действий:
с целью уменьшения нагрузки на человека
полной замены человека при выполнении конкретной задачи.
для преобразования энергии из одного вида в другой, например: выработка электричества, преобразования электричества в механическую энергию.
Они являются основным средством для повышения производительности труда.
Таблица простых механизмов, из Энциклопедии Чемберса, 1728[3]. Это «словарь» для понимания более сложных машин.
Простая машина — меняющий направление или величину силы механизм.
Содержание
1 История
2 Устройство и составляющие
3 Классификация машин
3.1 По назначению
3.2 По степени универсальности
3.3 По степени автоматизации
4 Общие характеристики работы машин
5 Функциональная структура машин
6 Конструктивная структура
6.1 Детали машин
6.2 Узлы машин
6.3 Агрегаты
7 Особенности взаимодействия в системе «человек-машина»
8 Научные основы
8.1 Общие проблемы машиноведения
8.2 Прикладные проблемы машиноведения
8.3 Расчёт, проектирование и испытание машин
9 Другие значения
10 См. также
11 Примечания
12 Литература
История
Наливное водяное колесо.
Подъём шаров с помощью архимедова винта.
Паровая турбина Герона.
Ряд простых машин (клин, рычаг, колесо, блок) известны с доисторических времён.
Первым известным прообразом сложной машины, как устройства для преобразования энергии из одного вида в другой, было наливное водяное колесо, его с древнейших времён использовали для ирригации древние египтяне и персы. Это механическое устройство служило для преобразования энергии падающей воды (гидроэнергии) в энергию вращательного движения.
В эпоху античности машины как механические устройства применялись для усиления человеческих возможностей применительно к одной точке: подъёмные блоки, рычаг, колёсные повозки, машина для замеса теста, винтовой пресс, шнек (винт Архимеда). Машинами также считались простые строительные леса. Прообразы более сложных машин в качестве хитроумных устройств служили для развлечения публики, как, например, паровая машина Герона.
Во времена Римской империи конструирование машин относилось к архитектуре и имело прикладной характер[4]. Основные усилия инженеров были направлены на усовершенствование военной техники и ручных орудий труда, метательных орудий, устройств для распилки каменных блоков.
В эпоху поздней Римской империи и средневекового Запада слово «машина» применялось лишь к осадным орудиям.
Создание в 1774 году Джеймсом Уаттом универсальной паровой машины положило начало технической революции и всё более ускоряющемуся техническому прогрессу. Появляются сложное оборудование и двигательные установки, такие как изобретённые в 1889 году Густафом де Лавалем паровая турбина, в 1870—1890 годах — двигатель внутреннего сгорания (газовый — Николауса Отто, бензиновый — Готтлиба Даймлера и Карла Бенца, дизельный — Рудольфа Дизеля), в 1889 году Михаилом Доливо-Добровольским — электродвигатель переменного тока.
Функционирование новых машин начинает широко использовать явления механики, термодинамики, электромагнетизма. Технические объекты становятся сложными физически. Для обозначения отдельных видов технических устройств вводятся термины «аппарат», «прибор».
Исторически машину классифицировали как устройство, содержащее подвижные части и служащее для преобразования механической энергии. Однако с появлением и развитием электроники появились машины без подвижных частей.
Устройство и составляющие
Основой устройства механической машины являются механизмы (например, кривошипно-шатунный механизм как часть паровой машины). Внешне разные машины могут содержать подобные или схожие механизмы. Но наиболее важные составляющие, остаются неизменными всегда, во всех машинах, такие как: двигатель, подвижные части и т. д.
Машина состоит из двигателя как источника энергии (движения), передаточного и исполнительного устройств и системы управления. Вместе первые три части обычно называют машинным агрегатом. Механическое передаточное устройство называют передаточным механизмом, а механическое исполнительное устройство — исполнительным механизмом.
В машинах либо двигатель, либо исполнительное устройство (либо и то, и другое вместе) совершают механические движения. Остальные части машины могут основываться на иных принципах действия (например, использовать законы оптики, электродинамики и т. д.).
Часть машинного агрегата, включающая двигатель и передаточное устройство, составляет привод. В машинах используют механические, а также комбинированные приводы — электромеханические, оптикомеханические, гидроэлектромеханические и т. п.
Двигатель и/или исполнительное устройство машины выполняют заданную функцию, совершая определённые движения — например, перемещение поршня насоса, руки робота. Проектирование таких устройств заключается в создании механизмов, обеспечивающих, прежде всего, заданные вид и закон движения. Эти задачи решаются методами теории механизмов и машин.
Основной характеристикой двигателя машины является развиваемая им мощность. Одной из первых единиц измерения мощности была лошадиная сила (л. с.). Несмотря на то, что в Российской Федерации принята Международная система единиц (СИ) и единицей измерения мощности является ватт, лошадиная сила продолжает использоваться и в настоящее время.
Механическое передаточное устройство (передаточный механизм) предназначено для передачи механической энергии. Оно необходимо для согласования взаимного положения и параметров движения двигателя и исполнительного устройства. Это, в свою очередь, позволяет подразделить передаточные устройства на следующие:
трансмиссии — только передают движение от удалённого двигателя к исполнительному устройству без изменения характеристик этого движения. Например, от двигателя автомобиля, расположенного в его передней части, к задним колёсам (ведущему мосту);
передачи — согласуют параметры и вид движения на выходе двигателя с входными характеристиками исполнительного устройства. Механические передачи, замедляющие передаваемое движение, относят к редукторам, а ускоряющие — к мультипликаторам.
Классификация машин
По назначению
Энергетическая машина: гидравлическая турбина с электрическим генератором. A: генератор, В: турбина, 1 — статор, 2 — ротор, 3 — направляющий аппарат, 4 — лопасти турбины, 5 — поток воды, 6 — вал турбины и генератора.
Технологическая машина: гидравлический кузнечный пресс.
Транспортная машина: вертолёт Ми-26.
Информационная машина: арифмометр 1932 года выпуска.
Практически любую машину можно отнести к одной из трёх следующих групп:
Энергетические машины — это машины, преобразующие один вид энергии в другой. К ним относятся:
двигатели — машины, которые превращают различные виды энергии в механическую работу (электродвигатели, паровые машины, гидротурбины, двигатели внутреннего сгорания);
генераторы — машины, которые преобразуют механическую энергию в любой другой вид энергии (электрогенераторы, поршневые компрессоры, механизмы насосов).
Рабочие машины — это машины, использующие механическую или иную энергию для преобразования и перемещения предметов обработки и грузов. К ним относятся:
технологические машины и аппараты — мельницы, печи, станки, прессы и т. д., которые предназначены для изменения размеров, формы, свойств или состояния предмета обработки (сырья, полуфабрикатов, конечных изделий).
транспортные и подъёмно-транспортные машины — автомобили, канатные дороги, конвейеры, строительно-дорожные машины, лифты, самолёты и т. п. устройства, которые предназначены для перемещения предметов обработки, грузов и людей в пространстве.
Информационные машины — это машины, которые предназначены для преобразования, обработки и передачи информации (различные механические и электронные регуляторы, компьютеры, музыкальные инструменты, аппараты связи и другие устройства передачи, обработки и хранения информации).
Тенденцией развития современных машин является создание комбинированных машин — машинных агрегатов. Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одного или нескольких унифицированных агрегатов, соединённых последовательно или параллельно, и предназначенная для выполнения определённых полезных функций. Обычно в состав машинного агрегата входят: двигатель, передаточный механизм (их может быть несколько или не быть вовсе) и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включают информационную машину.
Использование информационных машин для управления энергетическими и рабочими машинами привело к поя
В более расширенном современном определении, появившемся с развитием электроники, машиной является технический объект, состоящий из взаимосвязанных функциональных частей (деталей, узлов, устройств, механизмов и др.), использующий энергию для выполнения возложенных на него функций[2]. В этом понимании машина может и не содержать механически движущихся частей. Примером таких устройств служат электронно-вычислительная машина (компьютер), электрический трансформатор[1], ускоритель заряженных частиц.
Машины используются для выполнения определённых действий:
с целью уменьшения нагрузки на человека
полной замены человека при выполнении конкретной задачи.
для преобразования энергии из одного вида в другой, например: выработка электричества, преобразования электричества в механическую энергию.
Они являются основным средством для повышения производительности труда.
Таблица простых механизмов, из Энциклопедии Чемберса, 1728[3]. Это «словарь» для понимания более сложных машин.
Простая машина — меняющий направление или величину силы механизм.
Содержание
1 История
2 Устройство и составляющие
3 Классификация машин
3.1 По назначению
3.2 По степени универсальности
3.3 По степени автоматизации
4 Общие характеристики работы машин
5 Функциональная структура машин
6 Конструктивная структура
6.1 Детали машин
6.2 Узлы машин
6.3 Агрегаты
7 Особенности взаимодействия в системе «человек-машина»
8 Научные основы
8.1 Общие проблемы машиноведения
8.2 Прикладные проблемы машиноведения
8.3 Расчёт, проектирование и испытание машин
9 Другие значения
10 См. также
11 Примечания
12 Литература
История
Наливное водяное колесо.
Подъём шаров с помощью архимедова винта.
Паровая турбина Герона.
Ряд простых машин (клин, рычаг, колесо, блок) известны с доисторических времён.
Первым известным прообразом сложной машины, как устройства для преобразования энергии из одного вида в другой, было наливное водяное колесо, его с древнейших времён использовали для ирригации древние египтяне и персы. Это механическое устройство служило для преобразования энергии падающей воды (гидроэнергии) в энергию вращательного движения.
В эпоху античности машины как механические устройства применялись для усиления человеческих возможностей применительно к одной точке: подъёмные блоки, рычаг, колёсные повозки, машина для замеса теста, винтовой пресс, шнек (винт Архимеда). Машинами также считались простые строительные леса. Прообразы более сложных машин в качестве хитроумных устройств служили для развлечения публики, как, например, паровая машина Герона.
Во времена Римской империи конструирование машин относилось к архитектуре и имело прикладной характер[4]. Основные усилия инженеров были направлены на усовершенствование военной техники и ручных орудий труда, метательных орудий, устройств для распилки каменных блоков.
В эпоху поздней Римской империи и средневекового Запада слово «машина» применялось лишь к осадным орудиям.
Создание в 1774 году Джеймсом Уаттом универсальной паровой машины положило начало технической революции и всё более ускоряющемуся техническому прогрессу. Появляются сложное оборудование и двигательные установки, такие как изобретённые в 1889 году Густафом де Лавалем паровая турбина, в 1870—1890 годах — двигатель внутреннего сгорания (газовый — Николауса Отто, бензиновый — Готтлиба Даймлера и Карла Бенца, дизельный — Рудольфа Дизеля), в 1889 году Михаилом Доливо-Добровольским — электродвигатель переменного тока.
Функционирование новых машин начинает широко использовать явления механики, термодинамики, электромагнетизма. Технические объекты становятся сложными физически. Для обозначения отдельных видов технических устройств вводятся термины «аппарат», «прибор».
Исторически машину классифицировали как устройство, содержащее подвижные части и служащее для преобразования механической энергии. Однако с появлением и развитием электроники появились машины без подвижных частей.
Устройство и составляющие
Основой устройства механической машины являются механизмы (например, кривошипно-шатунный механизм как часть паровой машины). Внешне разные машины могут содержать подобные или схожие механизмы. Но наиболее важные составляющие, остаются неизменными всегда, во всех машинах, такие как: двигатель, подвижные части и т. д.
Машина состоит из двигателя как источника энергии (движения), передаточного и исполнительного устройств и системы управления. Вместе первые три части обычно называют машинным агрегатом. Механическое передаточное устройство называют передаточным механизмом, а механическое исполнительное устройство — исполнительным механизмом.
В машинах либо двигатель, либо исполнительное устройство (либо и то, и другое вместе) совершают механические движения. Остальные части машины могут основываться на иных принципах действия (например, использовать законы оптики, электродинамики и т. д.).
Часть машинного агрегата, включающая двигатель и передаточное устройство, составляет привод. В машинах используют механические, а также комбинированные приводы — электромеханические, оптикомеханические, гидроэлектромеханические и т. п.
Двигатель и/или исполнительное устройство машины выполняют заданную функцию, совершая определённые движения — например, перемещение поршня насоса, руки робота. Проектирование таких устройств заключается в создании механизмов, обеспечивающих, прежде всего, заданные вид и закон движения. Эти задачи решаются методами теории механизмов и машин.
Основной характеристикой двигателя машины является развиваемая им мощность. Одной из первых единиц измерения мощности была лошадиная сила (л. с.). Несмотря на то, что в Российской Федерации принята Международная система единиц (СИ) и единицей измерения мощности является ватт, лошадиная сила продолжает использоваться и в настоящее время.
Механическое передаточное устройство (передаточный механизм) предназначено для передачи механической энергии. Оно необходимо для согласования взаимного положения и параметров движения двигателя и исполнительного устройства. Это, в свою очередь, позволяет подразделить передаточные устройства на следующие:
трансмиссии — только передают движение от удалённого двигателя к исполнительному устройству без изменения характеристик этого движения. Например, от двигателя автомобиля, расположенного в его передней части, к задним колёсам (ведущему мосту);
передачи — согласуют параметры и вид движения на выходе двигателя с входными характеристиками исполнительного устройства. Механические передачи, замедляющие передаваемое движение, относят к редукторам, а ускоряющие — к мультипликаторам.
Классификация машин
По назначению
Энергетическая машина: гидравлическая турбина с электрическим генератором. A: генератор, В: турбина, 1 — статор, 2 — ротор, 3 — направляющий аппарат, 4 — лопасти турбины, 5 — поток воды, 6 — вал турбины и генератора.
Технологическая машина: гидравлический кузнечный пресс.
Транспортная машина: вертолёт Ми-26.
Информационная машина: арифмометр 1932 года выпуска.
Практически любую машину можно отнести к одной из трёх следующих групп:
Энергетические машины — это машины, преобразующие один вид энергии в другой. К ним относятся:
двигатели — машины, которые превращают различные виды энергии в механическую работу (электродвигатели, паровые машины, гидротурбины, двигатели внутреннего сгорания);
генераторы — машины, которые преобразуют механическую энергию в любой другой вид энергии (электрогенераторы, поршневые компрессоры, механизмы насосов).
Рабочие машины — это машины, использующие механическую или иную энергию для преобразования и перемещения предметов обработки и грузов. К ним относятся:
технологические машины и аппараты — мельницы, печи, станки, прессы и т. д., которые предназначены для изменения размеров, формы, свойств или состояния предмета обработки (сырья, полуфабрикатов, конечных изделий).
транспортные и подъёмно-транспортные машины — автомобили, канатные дороги, конвейеры, строительно-дорожные машины, лифты, самолёты и т. п. устройства, которые предназначены для перемещения предметов обработки, грузов и людей в пространстве.
Информационные машины — это машины, которые предназначены для преобразования, обработки и передачи информации (различные механические и электронные регуляторы, компьютеры, музыкальные инструменты, аппараты связи и другие устройства передачи, обработки и хранения информации).
Тенденцией развития современных машин является создание комбинированных машин — машинных агрегатов. Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одного или нескольких унифицированных агрегатов, соединённых последовательно или параллельно, и предназначенная для выполнения определённых полезных функций. Обычно в состав машинного агрегата входят: двигатель, передаточный механизм (их может быть несколько или не быть вовсе) и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включают информационную машину.
Использование информационных машин для управления энергетическими и рабочими машинами привело к поя
