ماشین آلات

ماشین هر سیستم فیزیکی با ویژگی های ساختاری و عملکردی منظم است. این دستگاه ممکن است دستگاه مولکولی ساخته دست بشر یا طبیعی باشد که از قدرت برای اعمال نیروها و کنترل حرکت برای انجام یک عمل استفاده می کند. ماشین ها را می توان توسط حیوانات و مردم ، توسط نیروهای طبیعی مانند باد و آب و توسط نیروی شیمیایی ، حرارتی یا الکتریکی هدایت کرد و شامل یک سیستم مکانیزمی است.

که ورودی محرک را برای دستیابی به کاربرد خاصی از نیروها و حرکت خروجی شکل می دهد. آنها همچنین می توانند شامل رایانه ها و حسگرهایی باشند که عملکرد را کنترل می کنند و حرکت را برنامه ریزی می کنند ، که اغلب سیستم های مکانیکی نامیده می شوند.

فیلسوفان طبیعی دوره رنسانس شش ماشین ساده را شناسایی کردند که دستگاههای اولیه ای بودند که بار را به حرکت در می آوردند و نسبت نیروی خروجی به نیروی ورودی را که امروزه به عنوان مزیت مکانیکی شناخته می شود محاسبه کردند.

ماشینهای مدرن سیستمهای پیچیده ای هستند که از عناصر ساختاری ، مکانیزمها و اجزای کنترل تشکیل شده اند و رابطهایی را برای استفاده راحت شامل می شوند.

مثالها عبارتند از: طیف گسترده ای از وسایل نقلیه ، مانند اتومبیل ، قایق و هواپیما. لوازم خانگی و اداری ، از جمله رایانه ، سیستم های هوای ساختمان و سیستم حمل آب ؛ و همچنین ماشین آلات مزرعه ، ماشین آلات و سیستم های اتوماسیون کارخانه و روبات ها.

علم اشتقاق لغات

کلمه انگلیسی ماشین از طریق فرانسوی میانه از ماشین لاتین می آید،که به نوبه خود از یونانی گرفته شده است (Doric μαχανά makhana، Ionic μηχανή mekhane ‘contrivance، machine، engine‘، مشتق شده از μῆχος mekhos ‘به معنی ، مصلحت آمیز ، درمان ‘). کلمه مکانیکی (یونانی: μηχανικός) از همان ریشه های یونانی گرفته شده است. معنای گسترده تری از “پارچه ، ساختار” در لاتین کلاسیک یافت می شود ، اما در کاربرد یونانی یافت نمی شود. این معنی در فرانسوی اواخر قرون وسطی یافت می شود و در اواسط قرن ۱۶ از فرانسوی به انگلیسی پذیرفته شده است.

در قرن هفدهم ، کلمه ماشین همچنین می تواند به معنای طرح یا طرح باشد ، معنایی که اکنون با دسیسه مشتق شده بیان شده است. معنای مدرن از کاربرد تخصصی این اصطلاح برای موتورهای صحنه ای که در تئاتر و موتورهای محاصره نظامی استفاده می شود ، در اواخر قرن ۱۶ و اوایل قرن ۱۷ توسعه می یابد. OED معنای رسمی و مدرن را در Lexicon Technicum جان هریس (۱۷۰۴) دنبال می کند

که دارای موارد زیر است:

ماشین یا موتور ، در مکانیک ها ، هر چیزی که برای بالا بردن یا توقف حرکت یک بدن کافی است ، کافی است. معمولاً ماشینهای ساده شش عدد در نظر گرفته می شوند. Ballance ، Leaver ، Pulley ، Wheel ، Wedge و Screw. ماشینهای مرکب یا موتورها بیشمار هستند.
کلمه موتور به عنوان مترادف (تقریباً) هم توسط هریس و هم در زبان بعدی در نهایت (از طریق فرانسوی قدیم) از لاتین ingenium “نبوغ ، اختراع” گرفته شده است.

تاریخ

تبر دستی که با تراشیدن سنگ چخماق برای ایجاد گوه ساخته شده است ، در دست انسان نیرو و حرکت ابزار را به نیروهای تقسیم عرضی و حرکت قطعه کار تبدیل می کند. تبر دستی اولین نمونه از گوه است ، قدیمی ترین از شش ماشین ساده کلاسیک ، که اکثر ماشین ها از آن ساخته شده اند. دومین قدیمی ترین ماشین ساده ، صفحه شیب دار (رمپ) بود ، که از دوران ماقبل تاریخ برای جابجایی اجسام سنگین استفاده می شد.

چهار ماشین ساده دیگر در شرق نزدیک باستانی اختراع شد. چرخ ، همراه با چرخ و مکانیزم محور ، در بین هزاران پنجم قبل از میلاد در بین النهرین (عراق امروزی) اختراع شد. مکانیسم اهرم برای اولین بار در حدود ۵۰۰۰ سال پیش در شرق نزدیک ظاهر شد ، جایی که در مقیاس تعادل ساده و برای جابجایی اجسام بزرگ در فناوری مصر باستان مورد استفاده قرار گرفت. این اهرم همچنین در دستگاه بلند کردن آب سایه استفاده می شد ، اولین دستگاه جرثقیل ، که در بین النهرین در حدود ۳۰۰۰ قبل از میلاد ، و سپس در فناوری مصر باستان حدود ۲۰۰۰ قبل از میلاد ظاهر شد.

اولین شواهد مربوط به قرقره ها به بین النهرین در اوایل هزاره دوم قبل از میلاد ، [۱۴] و مصر باستان در طول سلسله دوازدهم (۱۹۹۱-۱۸۰۲ قبل از میلاد) برمی گردد. پیچ ، آخرین ماشین ساده ای است که اختراع شد ، اولین بار در بین النهرین در دوره نئوشور (۹۱۱-۶۰۹) قبل از میلاد ظاهر شد. [۱۷] اهرام مصر با استفاده از سه دستگاه از شش ماشین ساده ، صفحه شیب دار ، گوه و اهرم ، برای ایجاد سازه هایی مانند هرم بزرگ جیزه ساخته شد.

سه دستگاه ساده توسط ارشمیدس فیلسوف یونانی در حدود قرن سوم قبل از میلاد مورد مطالعه و توصیف قرار گرفت: اهرم ، قرقره و پیچ. ارشمیدس اصل مزیت مکانیکی را در اهرم کشف کرد. فیلسوفان یونانی بعداً پنج ماشین ساده کلاسیک (به استثنای صفحه شیبدار) را تعریف کردند و توانستند مزیت مکانیکی آنها را تقریباً محاسبه کنند. هرون اسکندریه (حدود ۱۰ تا ۷۵ بعد از میلاد) در کار خود مکانیک پنج مکانیسم را فهرست کرده است که می توانند “بار را در حرکت قرار دهند”. اهرم ، شیشه جلو ، قرقره ، گوه و پیچ ،و ساخت و کاربرد آنها را شرح می دهد. با این حال ، درک یونانیان محدود به استاتیک (موازنه نیروها) بود و شامل پویایی (مبادله بین نیرو و فاصله) یا مفهوم کار نمی شد.
اولین ماشینهای کاربردی با نیروی آب ، چرخ آب و آسیاب ، برای اولین بار در اوایل قرن چهارم قبل از میلاد در امپراتوری ایران ، در عراق و ایران کنونی ظاهر شد.اولین ماشینهای کاربردی بادی ، آسیاب بادی و پمپ باد ، اولین بار در قرن ۹ میلادی در عصر طلایی اسلامی ، در ایران ، افغانستان و پاکستان ، در جهان اسلام ظاهر شد.اولین دستگاه عملیاتی که با بخار کار می کرد جک بخار بود که توسط توربین بخار هدایت می شد ، در سال ۱۵۵۱ توسط تقی الدین محمد بن معروف در مصر عثمانی توصیف شد.

جین پنبه در قرن ششم میلادی در هند ، و چرخ نخ ریسی در اوایل قرن یازدهم در جهان اسلام اختراع شد ، که هر دوی آنها برای رشد صنعت پنبه اساسی بودند. چرخ ریسندگی همچنین پیش زمینه ای برای جنی در حال چرخش بود ، که یک پیشرفت کلیدی در اوایل انقلاب صنعتی در قرن ۱۸ بود. میل لنگ و میل بادامک توسط الجزاری در بین النهرین شمالی حدود ۱۲۰۶ ،اختراع شد و بعداً در ماشین آلات مدرن مانند موتور بخار ، موتور احتراق داخلی و کنترل های اتوماتیک مرکزی قرار گرفت.

اولین ماشینهای قابل برنامه ریزی در جهان اسلام توسعه یافت. دنبال کننده موسیقی ، یک ابزار موسیقی قابل برنامه ریزی ، اولین نوع ماشین قابل برنامه ریزی بود. اولین آهنگساز موسیقی یک نوازنده فلوت خودکار بود که توسط برادران بانو موسی اختراع شد و در کتاب دستگاههای مبتکرانه آنها در قرن ۹ شرح داده شد. [۳۷] [۳۸] در سال ۱۲۰۶ ، الجزری اتومات و ربات های قابل برنامه ریزی را اختراع کرد. او چهار نوازنده خودکار ، از جمله درامرهایی را که توسط یک دستگاه درام قابل برنامه ریزی اداره می شوند ، توصیف کرد ، جایی که می توان آنها را برای نواختن ریتم های مختلف و الگوهای مختلف درام اجرا کرد. [۳۹]

در دوران رنسانس ، پویایی قدرتهای مکانیکی ، همانطور که ماشینهای ساده نامیده می شدند ، از نقطه نظر میزان کار مفید آنها مورد مطالعه قرار گرفت و سرانجام به مفهوم جدیدی از کار مکانیکی منجر شد. در سال ۱۵۸۶ ، مهندس فلاندر ، سیمون استوین ، مزیت مکانیکی هواپیمای شیب دار را بدست آورد و آن را با سایر ماشینهای ساده قرار داد. نظریه پویای کامل ماشینهای ساده توسط دانشمند ایتالیایی Galileo Galilei در سال ۱۶۰۰ در Le Meccaniche (“در مورد مکانیک”) ارائه شد. او اولین کسی بود که فهمید ماشین های ساده انرژی تولید نمی کنند بلکه فقط آن را تغییر می دهند.

قوانین کلاسیک اصطکاک کشویی در ماشین ها توسط لئوناردو داوینچی (۱۴۵۲-۱۵۱۹) کشف شد ، اما در دفترچه های خود منتشر نشده بود. آنها توسط گیوم آمونتون (۱۶۹۹) دوباره کشف شدند و توسط چارلز-آگوستین دو کولوم (۱۷۸۵) توسعه یافتند.

جیمز وات پیوند حرکت موازی خود را در سال ۱۷۸۲ ثبت کرد ، که موتور بخار دو کاره را عملی کرد. موتور بخار بولتون و وات و بعداً لوکوموتیوهای بخار ، کشتی های بخار و کارخانه ها را طراحی کرد.

انقلاب صنعتی دوره ای از ۱۷۵۰ تا ۱۸۵۰ بود که تغییرات در کشاورزی ، تولید ، معدن ، حمل و نقل و فناوری تأثیر عمیقی بر شرایط اجتماعی ، اقتصادی و فرهنگی آن دوران داشت. این در انگلستان شروع شد ، سپس متعاقباً در سراسر اروپای غربی ، آمریکای شمالی ، ژاپن و سرانجام بقیه جهان گسترش یافت.

از اواخر قرن هجدهم ، در بخشهایی از کار دستی که قبلاً در بریتانیای کبیر انجام شد و اقتصاد مبتنی بر پیش نویس حیوانات به سمت تولید ماشین آلات آغاز شد. این کار با مکانیزه شدن صنایع نساجی ، توسعه تکنیک های تولید آهن و افزایش استفاده از زغال سنگ تصفیه شده آغاز شد.

ماشین های ساده

این ایده که ماشین را می توان به عناصر متحرک ساده تجزیه کرد ، ارشمیدس را مجبور کرد اهرم ، قرقره و پیچ را به عنوان ماشینهای ساده تعریف کند. در زمان رنسانس این لیست افزایش یافت و شامل چرخ و محور ، گوه و صفحه شیب دار بود. رویکرد مدرن برای توصیف ماشین آلات بر اجزایی که اجازه حرکت می دهند ، متصل می شود.

گوه (تبر دستی): شاید اولین نمونه از دستگاهی که برای مدیریت قدرت طراحی شده ، تبر دستی است که به آن biface و Olorgesailie نیز گفته می شود. تبر دستی از سنگ تراش ، به طور کلی سنگ چخماق ساخته می شود تا یک لبه دو سطحی یا گوه ایجاد شود. گوه یک ماشین ساده است که نیروی جانبی و حرکت ابزار را به نیروی تقسیم عرضی و حرکت قطعه کار تبدیل می کند. نیروی موجود با تلاش شخص استفاده کننده از ابزار محدود می شود ، اما چون قدرت محصول نیرو و حرکت است ، گوه با کاهش حرکت نیرو را تقویت می کند.

این تقویت یا مزیت مکانیکی نسبت سرعت ورودی به سرعت خروجی است. برای یک گوه این با ۱/tanα داده می شود ، جایی که α زاویه نوک است. صورتهای یک گوه به عنوان خطوط مستقیم برای ایجاد یک اتصال کشویی یا منشوری مدل می شوند.

اهرم: اهرم یکی دیگر از وسایل مهم و ساده برای مدیریت قدرت است. این جسمی است که بر روی یک نقطه ی محوری می چرخد. از آنجا که سرعت یک نقطه دورتر از محور بیشتر از سرعت یک نقطه نزدیک به محور است ، نیروهای اعمال شده در دور از محور با کاهش سرعت مرتبط در نزدیکی محور تقویت می شوند. اگر a فاصله از محور تا نقطه ای که نیروی ورودی اعمال می شود و b فاصله تا نقطه ای است که نیروی خروجی اعمال می شود ، a/b مزیت مکانیکی اهرم است. تکیه گاه اهرم به صورت مفصل لولایی یا چرخشی مدل شده است.

چرخ: چرخ یک ماشین اولیه مهم است ، مانند ارابه. یک چرخ از قانون اهرم برای کاهش نیروی لازم برای غلبه بر اصطکاک هنگام کشیدن بار استفاده می کند. برای مشاهده این توجه که اصطکاک مربوط به کشیدن بار روی زمین تقریباً مشابه اصطکاک در یاتاقان ساده است که بار را بر محور یک چرخ تحمل می کند. با این حال ، چرخ یک اهرم تشکیل می دهد که نیروی کشش را بزرگ می کند به طوری که بر مقاومت اصطکاک در یاتاقان غلبه می کند.

طبقه بندی ماشینهای ساده برای ارائه استراتژی برای طراحی ماشینهای جدید توسط فرانتس روئلو (Franz Reuleaux) ایجاد شد که بیش از ۸۰۰ ماشین اولیه را جمع آوری و مطالعه کرد.

او تشخیص داد که ماشینهای ساده کلاسیک را می توان به اهرم ، قرقره و چرخ و محور که توسط بدنه ای که به دور لولا می چرخد ، و صفحه شیب دار ، گوه و پیچ که به طور مشابه بلوکی است که روی سطح صاف می لغزد ، جدا کرد.

ماشینهای ساده نمونه های اولیه زنجیره های سینماتیکی یا پیوندهایی هستند که برای مدل سازی سیستمهای مکانیکی از موتور بخار گرفته تا دستکاری کننده های روبات استفاده می شوند. بلبرینگ هایی که تکیه گاه اهرم را تشکیل می دهند و به چرخ و محور و قرقره ها امکان چرخش می دهند نمونه هایی از یک جفت سینماتیکی به نام مفصل لولایی هستند. به طور مشابه ، سطح صاف یک صفحه و گوه مایل نمونه هایی از زوج سینماتیکی هستند که به آنها مفصل کشویی می گویند. این پیچ معمولاً به عنوان جفت سینماتیکی خاص خود به نام مفصل مارپیچی شناخته می شود.

این درک نشان می دهد که مفاصل یا اتصالات ایجاد کننده حرکت ، عناصر اصلی یک ماشین هستند. با شروع از چهار نوع اتصالات ، مفصل دوار ، مفصل کشویی ، اتصال بادامک و چرخ دنده و اتصالات مربوطه مانند کابل و تسمه ، می توان یک دستگاه را به عنوان مجموعه ای از قطعات جامد که این اتصالات را به هم مکانیسم می نامند ، درک کرد.

دو اهرم یا میل لنگ با اتصال یک پیوند که خروجی یک میل لنگ را به ورودی دیگری متصل می کند ، در یک اتصال چهار میله ای مسطح ترکیب شده اند. پیوندهای اضافی را می توان برای ایجاد یک پیوند شش میله ای یا به صورت سری برای تشکیل یک ربات متصل کرد.

سیستم های مکانیکی

یک سیستم مکانیکی قدرت را برای انجام وظیفه ای که شامل نیروها و حرکت است ، مدیریت می کند. ماشینهای مدرن شامل سیستمهایی هستند که شامل (i) منبع نیرو و محرکهایی هستند که نیرو و حرکت ایجاد می کنند ، (ii) سیستم مکانیزمی که ورودی محرک را برای دستیابی به کاربرد خاص نیروها و حرکت خروجی شکل می دهد ، (iii) کنترل کننده با حسگرها که خروجی را با یک هدف عملکرد مقایسه می کند و سپس ورودی محرک را هدایت می کند و (iv) یک واسط به یک اپراتور متشکل از اهرم ها ، کلیدها و نمایشگرها. این را می توان در موتور بخار وات مشاهده کرد که در آن قدرت توسط بخار منبسط شده برای حرکت پیستون تأمین می شود. تیر راهرو ، اتصال دهنده و میل لنگ حرکت خطی پیستون را به چرخش قرقره خروجی تبدیل می کند. در نهایت ، چرخش قرقره فرمان گریز را هدایت می کند که شیر ورودی بخار به سیلندر پیستون را کنترل می کند.

صفت “مکانیکی” به مهارت در کاربرد عملی یک هنر یا علم اشاره دارد و همچنین مربوط به یا ناشی از حرکت ، نیروهای فیزیکی ، خواص یا عوامل مانند مکانیک است.به طور مشابه Merriam-Webster Dictionary “مکانیکی” را به عنوان مربوط به ماشین آلات یا ابزارها تعریف می کند.

جریان برق در دستگاه راهی برای درک عملکرد دستگاهها از اهرمها و قطارهای دنده گرفته تا خودروها و سیستمهای روباتیک ارائه می دهد. مکانیزم آلمانی فرانتس روئلو نوشت: “ماشین ترکیبی از اجسام مقاوم است که به گونه ای چیده شده اند که با استفاده از آنها می توان نیروهای مکانیکی طبیعت را وادار به انجام کارهایی با حرکت مشخص کرد.” توجه کنید که نیروها و حرکت برای تعریف قدرت با هم ترکیب می شوند.

اخیراً ، Uicker و همکاراناظهار داشت که ماشین “وسیله ای برای اعمال قدرت یا تغییر جهت آن است.” مک کارتی و سوه یک ماشین را به عنوان سیستمی توصیف می کنند که “عموماً شامل منبع قدرت و مکانیزمی برای کنترل کنترل شده از این قدرت است”.

منابع قدرت

تلاش انسان و حیوان منابع اصلی نیرو برای ماشینهای اولیه بود.

واتر ویل: چرخ های آبی در حدود ۳۰۰ سال قبل از میلاد در سراسر جهان ظاهر شدند تا از آب جاری برای ایجاد حرکت دوار ، که برای فرزکاری دانه ها استفاده می شد ، استفاده کنند و چوب ، ماشینکاری و عملیات نساجی را تغذیه کنند. توربین های آبی مدرن از آب جاری در سد برای حرکت یک ژنراتور الکتریکی استفاده می کنند.

آسیاب بادی: آسیاب های بادی اولیه قدرت باد را برای ایجاد حرکت دوار برای عملیات فرز ، به دست آوردند. توربین های بادی مدرن همچنین یک ژنراتور را به حرکت در می آورد. این الکتریسیته به نوبه خود برای هدایت موتورهایی که محرک سیستم های مکانیکی را تشکیل می دهند مورد استفاده قرار می گیرد.

موتور: کلمه موتور از “نبوغ” نشأت می گیرد و در اصل به اختراعاتی اشاره می کند که ممکن است دستگاه فیزیکی باشند یا نباشند. تعریف Merriam-Webster از موتور را ببینید. یک موتور بخار از حرارت برای جوشاندن آب موجود در مخزن تحت فشار استفاده می کند. بخار منبسط کننده پیستون یا توربین را به حرکت در می آورد. این اصل را می توان در هوای قهرمان اسکندریه مشاهده کرد. این موتور را موتور احتراق خارجی می نامند.

موتور خودرو را موتور احتراق داخلی می نامند زیرا سوخت را در داخل سیلندر (واکنش شیمیایی گرمازا) می سوزاند و از گازهای منبسط کننده برای حرکت پیستون استفاده می کند. یک موتور جت از یک توربین برای فشرده سازی هوای سوزانده شده با سوخت استفاده می کند به طوری که از طریق یک نازل منبسط می شود تا نیروی محرکه هواپیما را تامین کند ، و همچنین “موتور احتراق داخلی” نیز چنین است.

نیروگاه: گرمای ناشی از احتراق زغال سنگ و گاز طبیعی در دیگ بخار تولید می کند که توربین بخار را به چرخاندن ژنراتور الکتریکی سوق می دهد. نیروگاه هسته ای از گرمای راکتور هسته ای برای تولید بخار و نیروی الکتریکی استفاده می کند. این نیرو از طریق شبکه ای از خطوط انتقال برای مصارف صنعتی و فردی توزیع می شود.

موتورها: موتورهای الکتریکی از جریان الکتریکی AC یا DC برای ایجاد حرکت دورانی استفاده می کنند. سرو موتورهای برقی محرک سیستم های مکانیکی از سیستم های رباتیک گرفته تا هواپیماهای مدرن هستند.

توان سیال: سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک از پمپ های الکتریکی برای انتقال آب یا هوا به ترتیب به سیلندر برای حرکت حرکت خطی استفاده می کنند.

مکانیسم ها

مکانیسم یک سیستم مکانیکی از اجزایی به نام عناصر ماشین مونتاژ می شود. این عناصر ساختار سیستم را فراهم کرده و حرکت آن را کنترل می کنند.

اجزای سازه ، عموماً اعضای قاب ، بلبرینگ ، اسپلین ، چشمه ، مهر و موم ، بست و روکش هستند. شکل ، بافت و رنگ روکش ها یک رابط کاربری زیبا و کاربردی بین سیستم مکانیکی و کاربران آن را فراهم می کند.

مجموعه هایی که حرکت را کنترل می کنند “مکانیزم” نیز نامیده می شوند.مکانیزم ها عموماً به عنوان چرخ دنده و قطارهای دنده طبقه بندی می شوند که شامل محرک های کمربند و درایوهای زنجیره ای ، مکانیزم های بادامک و دنبال کننده و اتصالات است ، اگرچه مکانیسم های خاص دیگری نیز وجود دارد. مانند اتصالات بستن ، مکانیزم های نمایه سازی ، فرارها و دستگاه های اصطکاک مانند ترمز و کلاچ.

تعداد درجات آزادی مکانیسم یا تحرک آن بستگی به تعداد پیوندها و اتصالات و انواع اتصالات مورد استفاده برای ساخت مکانیسم دارد. تحرک عمومی یک مکانیسم تفاوت بین آزادی بی قید و بند پیوندها و تعداد محدودیت های اعمال شده توسط مفاصل است. با معیار Chebychev-Grübler-Kutzbach توصیف شده است.

چرخ دنده ها و قطارهای دنده ای

انتقال چرخش بین چرخ های دندانه دار را می توان در مکانیسم Antikythera یونان و ارابه جنوبی چین مشاهده کرد. تصاویر جورجیوس آگریکولا ، دانشمند رنسانس ، قطارهای دنده ای را با دندان های استوانه ای نشان می دهد. اجرای دندان مشارکتی یک طراحی دنده استاندارد را ایجاد کرد که نسبت سرعت ثابت را ارائه می دهد. برخی از ویژگی های مهم چرخ دنده ها و قطارهای دنده ای عبارتند از:

نسبت دایره های چرخ دنده های جفت گیری نسبت سرعت و مزیت مکانیکی مجموعه دنده را مشخص می کند.
یک قطار دنده سیاره ای کاهش دنده بالا را در یک بسته جمع و جور فراهم می کند.
می توان دندان های دنده را برای چرخ دنده هایی طراحی کرد که دایره ای نیستند ، اما هنوز گشتاور را به راحتی انتقال می دهند.
نسبت سرعت درایوهای زنجیره ای و تسمه ای همانند نسبت دنده محاسبه می شود. دنده دوچرخه را ببینید.
بادامک و مکانیسم های پیرو
یک بادامک و دنبال کننده با تماس مستقیم دو پیوند مخصوص شکل می گیرد. حلقه رانندگی بادامک نامیده می شود (همچنین شفت بادامک را ببینید) و پیوندی که از طریق تماس مستقیم سطوح آنها هدایت می شود ، دنبال کننده نامیده می شود. شکل سطوح تماس بادامک و دنبال کننده حرکت مکانیسم را تعیین می کند.

پیوندها

پیوند مجموعه ای از پیوندها است که توسط مفصل به هم متصل شده اند. به طور کلی ، پیوندها عناصر ساختاری هستند و اتصالات اجازه حرکت می دهند. شاید مفیدترین مثال ارتباط چهار نوار مسطح باشد. با این حال ، پیوندهای بسیار بیشتری وجود دارد:

پیوند وات یک اتصال چهار میله ای است که یک خط مستقیم تقریبی ایجاد می کند. این برای عملکرد طراحی او برای موتور بخار بسیار مهم بود. این اتصال همچنین در سیستم تعلیق خودرو ظاهر می شود تا از حرکت پهلو به پهلوی بدن نسبت به چرخ ها جلوگیری کند. همچنین مقاله حرکت موازی را ببینید.
موفقیت پیوند وات منجر به طراحی پیوندهای مستقیم تقریبی مشابه ، مانند پیوند هوکن و پیوند چبیشف شد.
پیوند Peaucellier یک خروجی مستقیم مستقیم از یک ورودی دوار ایجاد می کند.
پیوند Sarrus یک پیوند فضایی است که حرکت مستقیم را از یک ورودی دوار ایجاد می کند. این پیوند را برای انیمیشن پیوند Sarrus انتخاب کنید
پیوند کلان و پیوند یانسن اختراعات اخیر هستند که حرکات جالب پیاده روی را ارائه می دهند. آنها به ترتیب یک اتصال شش و هشت بار هستند.

مکانیزم مسطح

مکانیسم مسطح یک سیستم مکانیکی است که محدود شده است بنابراین مسیر نقاط در تمام بدن سیستم در صفحات موازی با صفحه زمین قرار دارد. محورهای چرخشی مفاصل لولایی که اجسام موجود در سیستم را به هم متصل می کنند عمود بر این صفحه زمین هستند.

مکانیسم کروی

مکانیسم کروی یک سیستم مکانیکی است که در آن اجسام به گونه ای حرکت می کنند که مسیر نقاط سیستم بر روی کره های متحدالمرکز قرار دارد. محورهای چرخشی مفاصل لولایی که اجسام را در سیستم متصل می کنند از مرکز این دایره عبور می کنند.

مکانیزم فضایی

مکانیزم فضایی یک سیستم مکانیکی است که حداقل یک بدنه دارد که به گونه ای حرکت می کند که مسیرهای نقطه ای آن منحنی های کلی فضا هستند. محورهای چرخشی مفاصل لولایی که اجسام را در سیستم به هم متصل می کنند ، خطوطی را در فضا ایجاد می کنند که یکدیگر را قطع نمی کنند و معمولی متمایز دارند.

مکانیسم های خم شدن

مکانیسم خمش شامل مجموعه ای از اجسام سفت و سخت است که توسط عناصر سازگار به هم متصل شده اند (همچنین به عنوان اتصالات خمشی شناخته می شوند) که برای ایجاد یک حرکت از نظر هندسی با استفاده از نیرو طراحی شده است.

عناصر ماشین

اجزای مکانیکی اولیه یک ماشین عناصر ماشین نامیده می شوند. این عناصر شامل سه نوع اساسی (i) اجزای ساختاری مانند اعضای قاب ، یاتاقان ، محورها ، خطوط ، بست ها ، مهر و موم و روان کننده ها ، (ii) مکانیسم هایی است که حرکت را به روش های مختلف مانند قطارهای دنده ای ، تسمه یا زنجیر چرخ کنترل می کند ، اتصالات ، بادامک و سیستم های دنبال کننده ، شامل ترمز و کلاچ ، و (iii) اجزای کنترل مانند دکمه ها ، کلیدها ، نشانگرها ، حسگرها ، محرک ها و کنترل کننده های رایانه.

در حالی که به طور کلی به عنوان یک عنصر ماشین در نظر گرفته نمی شود ، شکل ، بافت و رنگ روکش ها بخش مهمی از ماشین هستند که یک رابط کاربری و عملکرد بین اجزای مکانیکی یک ماشین و کاربران آن را ارائه می دهند.

اجزای سازه ای

تعدادی از عناصر ماشین عملکردهای مهم ساختاری مانند قاب ، یاتاقان ، خطوط ، فنر و مهر و موم را ارائه می دهند.

تشخیص اینکه فریم مکانیسم یک عنصر مهم ماشین است ، پیوند سه نوار را به پیوند چهار میله تغییر داد. قابها عموماً از عناصر خرپا یا تیر جمع می شوند.
بلبرینگ ها اجزایی هستند که برای مدیریت رابط بین عناصر متحرک طراحی شده اند و منبع اصطکاک در ماشین ها هستند. به طور کلی ، بلبرینگ ها برای چرخش خالص یا حرکت مستقیم طراحی شده اند.
خطوط و کلیدها دو راه برای اتصال قابل اطمینان محور به چرخ ، قرقره یا چرخ دنده هستند تا بتوان گشتاور را از طریق اتصال منتقل کرد.
Springs نیروهایی را فراهم می کند که می توانند اجزای یک ماشین را در محل خود نگه دارند یا به عنوان یک سیستم تعلیق برای پشتیبانی بخشی از ماشین عمل می کند.
مهر و موم بین قطعات جفت گیری دستگاه استفاده می شود تا مایعات مانند آب ، گازهای داغ یا روان کننده بین سطوح جفت گیری نشت نکنند.
اتصال دهنده هایی مانند پیچ ، پیچ ، پیچ های فنری و پرچ برای مونتاژ اجزای ماشین بسیار مهم است. اتصال دهنده ها به طور کلی قابل جابجایی هستند. در مقابل ، روشهای اتصال ، مانند جوشکاری ، لحیم کاری ، چروک و استفاده از چسب ها ، معمولاً نیاز به برش قطعات برای جدا کردن اجزاء دارند.

کنترل کننده ها

کنترل کننده ها سنسورها ، منطق و محرک ها را برای حفظ عملکرد اجزای ماشین ترکیب می کنند. شاید شناخته شده ترین فرماندار فلای بال برای موتور بخار باشد. نمونه هایی از این دستگاهها شامل ترموستات است که با افزایش دما دریچه ای را به آب خنک کننده باز می کند تا کنترل کننده های سرعت مانند سیستم کروز کنترل در خودرو. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی رله ها و مکانیسم های کنترل تخصصی را با یک کامپیوتر قابل برنامه ریزی جایگزین کرد. سرو موتورهایی که در پاسخ به فرمان الکتریکی شفت را دقیقا قرار می دهند ، محرک هایی هستند که سیستم های رباتیک را ممکن می سازند.

ماشینهای محاسباتی

چارلز بابیج در سال ۱۸۳۷ ماشین هایی را برای جدول بندی لگاریتم ها و سایر توابع طراحی کرد. موتور Difference او را می توان یک ماشین حساب مکانیکی پیشرفته و موتور تحلیلی او را پیشگام رایانه مدرن دانست ، اگرچه هیچ یک از طرح های بزرگتر در طول عمر بابیج به پایان نرسید.

Arithmometer و Comptometer رایانه های مکانیکی هستند که پیش ساز رایانه های دیجیتالی مدرن هستند. مدلهایی که برای مطالعه رایانه های مدرن استفاده می شوند ، ماشین دولتی و ماشین تورینگ نامیده می شوند.

ماشینهای مولکولی

مولکول بیولوژیکی میوزین به ATP و ADP واکنش می دهد تا به طور متناوب با یک رشته اکتین درگیر شده و شکل آن را به نحوی که نیرویی وارد می کند تغییر دهد ، و سپس برای بازگرداندن شکل یا ترکیب خود ، از کار می افتد. این به عنوان محرک مولکولی عمل می کند که باعث انقباض ماهیچه ها می شود. به طور مشابه مولکول بیولوژیکی کینسین دارای دو بخش است که به طور متناوب با ریز لوله ها درگیر شده و از هم جدا می شوند و باعث حرکت مولکول در امتداد ریز لوله ها و انتقال وزیکول ها در داخل سلول می شود و دیین ، که بار را در داخل سلول ها به سمت هسته حرکت می دهد.

ضربات آکسونمال مژک های متحرک را ایجاد می کند. تاژک “در واقع ، مژک متحرک یک نانو ماشین است که از بیش از ۶۰۰ پروتئین در مجتمع های مولکولی تشکیل شده است ، بسیاری از آنها نیز به طور مستقل به عنوان نانو ماشین عمل می کنند. پیوند دهنده های انعطاف پذیر به حوزه های پروتئینی متحرک متصل شده توسط آنها اجازه می دهد تا شرکای اتصال خود را استخدام کرده و باعث ایجاد تساوی طولانی مدت شوند. از طریق پویایی حوزه پروتئین.

” سایر ماشین های بیولوژیکی مسئول تولید انرژی هستند ، به عنوان مثال سنتاز ATP که از گرادیان پروتون در سراسر غشاها استفاده می کند تا حرکتی شبیه به توربین را برای سنتز ATP ، واحد انرژی سلول انجام دهد. هنوز ماشینهای دیگر مسئول بیان ژن هستند ، از جمله DNA پلیمرازها برای تکثیر DNA ، [ذکر منبع] RNA پلیمرازها برای تولید mRNA ،اسپلیسوسوم برای حذف اینترونها و ریبوزوم برای سنتز پروتئینها. این ماشین ها و پویایی مقیاس نانو آنها بسیار پیچیده تر از هر ماشین مولکولی است که هنوز به طور مصنوعی ساخته نشده است.این مولکول ها به طور فزاینده ای به عنوان نانوماشین در نظر گرفته می شوند.

محققان از DNA برای ایجاد پیوندهای چهار میله ای با ابعاد نانو استفاده کرده اند.

ضربه مکانیزاسیون و اتوماسیون

مکانیزاسیون یا مکانیزاسیون (BE) ارائه ماشین آلاتی به اپراتورهای انسانی است که به آنها در مورد نیازهای عضلانی کار کمک می کند یا کار عضلانی را جابجا می کند. در برخی زمینه ها ، مکانیزاسیون شامل استفاده از ابزارهای دستی است. در کاربردهای مدرن ، مانند مهندسی یا اقتصاد ، مکانیزاسیون به معنای پیچیدگی ماشین آلات نسبت به ابزار دستی است و شامل وسایل ساده ای مانند اسب بدون چرخ یا آسیاب الاغ نمی شود. معمولاً دستگاه هایی که باعث تغییر یا تغییر سرعت در حرکت رفت و برگشتی و یا از حرکت رفت و برگشتی با استفاده از وسایلی مانند چرخ دنده ، قرقره یا تسمه و تسمه ، شفت ، بادامک و میل لنگ می شوند. پس از برق گرفتگی ، هنگامی که اکثر ماشین آلات کوچک دیگر به صورت دستی کار نمی کردند ، مکانیزاسیون مترادف با ماشین های موتوری بود.

اتوماسیون عبارت است از استفاده از سیستم های کنترلی و فناوری های اطلاعاتی برای کاهش نیاز به کار انسانی در تولید کالا و خدمات. در حوزه صنعتی شدن ، اتوماسیون گامی فراتر از مکانیزه شدن است. در حالی که مکانیزاسیون ماشین آلات را برای اپراتورهای انسانی به منظور کمک به آنها در مورد نیازهای عضلانی کار فراهم می کند ، اتوماسیون نیاز به نیازهای حسی و روانی انسان را نیز تا حد زیادی کاهش می دهد. اتوماسیون نقش مهمی در اقتصاد جهان و در تجربه روزانه ایفا می کند.

خودکار

اتومات (جمع: automata یا automatons) یک ماشین خودکار است. این کلمه گاهی برای توصیف یک ربات ، به طور خاص یک ربات خودمختار استفاده می شود. یک اسباب بازی اسباب بازی در سال ۱۸۶۳ ثبت شد.

مکانیک

آشر گزارش می دهد که رساله مکانیک قهرمان اسکندریه بر مطالعه بلند کردن وزنه های سنگین متمرکز شده است. امروزه مکانیک به تحلیل ریاضی نیروها و حرکت یک سیستم مکانیکی اشاره دارد و شامل مطالعه سینماتیک و دینامیک این سیستم ها است.

پویایی ماشین آلات

تجزیه و تحلیل پویا ماشینها با یک مدل بدنه سفت و سخت برای تعیین واکنشها در یاتاقانها آغاز می شود ، که در آن زمان اثرات کشش شامل می شود. پویایی بدن سفت و سخت حرکت سیستم های اجسام متصل به هم را تحت تأثیر نیروهای خارجی مطالعه می کند. این فرض که اجسام سفت و سخت هستند ، بدین معنا که تحت تأثیر نیروهای اعمال شده تغییر شکل نمی دهند ، تجزیه و تحلیل را با کاهش پارامترهایی که پیکربندی سیستم را به ترجمه و چرخش فریم های مرجع متصل به هر بدنه توصیف می کند ، ساده می کند.

پویایی یک سیستم جسم سفت و سخت با معادلات حرکت آن تعریف می شود که با استفاده از قوانین حرکت نیوتون یا مکانیک لاگرانژی به دست آمده است. حل این معادلات حرکت چگونگی تغییر پیکربندی سیستم اجسام سفت و سخت را بر حسب زمان مشخص می کند. فرمول بندی و حل دینامیک بدن سخت یک ابزار مهم در شبیه سازی کامپیوتری سیستم های مکانیکی است.

سینماتیک ماشین آلات

تجزیه و تحلیل دینامیکی ماشین نیاز به تعیین حرکت یا سینماتیک قطعات اجزای آن دارد که به آنالیز سینماتیکی معروف است. این فرض که سیستم مجموعه ای از اجزای سفت و سخت است اجازه می دهد تا حرکت چرخشی و ترجمه ای به صورت ریاضی به صورت تبدیل اقلیدسی یا سفت و سخت مدلسازی شود. این اجازه می دهد تا موقعیت ، سرعت و شتاب همه نقاط یک جزء از این ویژگیها برای یک نقطه مرجع و موقعیت زاویه ای ، سرعت زاویه ای و شتاب زاویه ای جزء تعیین شود.

طراحی ماشین

طراحی ماشین به روشها و تکنیکهایی گفته می شود که برای پرداختن به سه مرحله چرخه عمر ماشین استفاده می شود:

اختراع ، که شامل شناسایی نیاز ، توسعه الزامات ، تولید مفهوم ، توسعه نمونه اولیه ، ساخت و آزمایش تأیید است.
مهندسی عملکرد شامل افزایش بهره وری تولید ، کاهش نیازهای سرویس و نگهداری ، افزودن ویژگی ها و بهبود اثربخشی و آزمایش اعتبارسنجی است.
بازیافت مرحله خلع سلاح و دفع است و شامل بازیابی و استفاده مجدد از مواد و اجزا می شود.