Підручник спрямований на розвиток творчого мислення та професійної компетентності здобувачів вищої освіти з метою втілення науково-технічних ідей в реальні конструкції машин, впровадження нових технічних рішень у виробництво. В основу висвітлення алгоритму творення машин покладено історичний досвід появи перших об'єктів техніки й сучасні принципи розвитку машинобудування. Звернуто увагу на основи інженерної творчості, правила творення нової техніки та основи проектно-конструкторської діяльності. Розділи, присвячені приводу і механізмам передачі руху та різним конструкційним матеріалам логічно доповнюють цілісність викладення матеріалу. He залишилися поза увагою й питання технічної експлуатації машин. Наведено приклади творення машин, які висвітлюють практичний хід інженерної думки при творенні нового. Підручник розрахований на здобувачів вищої освіти механічних спеціальностей вищих навчальних закладів, які вивчають за скороченими програмами курси "Основи творення машин", "Основи створення нової техніки", "Теорія і технологія наукових досліджень", "Філософія техніки", "Теорія технічних систем", "Основи технічної творчості" та інші, що пов'язані із творенням нових машин, а також для практичного використання в інженерній діяльності. ЗМІСТ ПЕРЕДМОВА 3 ВСТУП 7 1 ІСТОРИЧНІ ФРАГМЕНТИ ТВОРЕННЯ МАШИН 9 1.1 ЗАРОДЖЕННЯ ТЕПЛОВИХ ДВИГУНІВ 10 1.2 ЗАРОДЖЕННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ ОСНОВ ТЕПЛОВИХ ЯВИЩ 22 1.3 ТЕНДЕНЦІЇ СУЧАСНОГО МАШИНОБУДУВАННЯ 25 верстатобудування; сільськогосподарське машинобудування; хімічне машинобудування; електротехнічне машинобудування; зварювальне обладнання 2 ТЕХНІЧНІ СИСТЕМ И 40 2.1 ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ TA СТРУКТУРА 40 2.2 РОЗВИТОК ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ 46 2.3 ПРИНЦИПИ РОЗВИТКУ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ 51 принцип вдосконалення конструкції; принцип прогресивної еволюції; принцип поступального руху; принцип відповідності; принцип стадійного розвитку; принцип кореляції параметрів; принцип симетрії; принцип створення похідних; принцип блочно-модульної побудови; принцип стимулювання розвитку; принцип створення та впровадження; принцип прагнення 2.4 МАТЕРІАЛІЗАЦІЯ НАУКОВИХ ІДЕЙ 59 п'ять кроків пошуку нового; погляд в минуле; послідовність процесу матеріалізації; критерії працездатності; технічні розрахунки 3 ІНЖЕНЕРНА ТВОРЧІСТЬ 71 3.1 ТЕХНІЧНІ ПРОБЛЕМИ Й ЗАДАЧІ TA ТЕХНІЧНІ ПРОТИРІЧЧЯ 73 3.2 МЕТОДИ ІНЖЕНЕРНОГО ТВОРЕННЯ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ 76 системні методи; асоціативні методи; алгоритмічні методи; принципи усунення технічних протиріч 3.3 ІНЖЕНЕРНИЙ АНАЛІЗ 101 постановка задачі; передумови побудови моделей; отримання та обробка рзультатів; оптимізація результатів; представлення та подача результатів 3.4 ОСНОВИ ІНЖЕНЕРНОЇ ОПТИМІЗАЦІЇ 109 теоретичні аспекти оптимізації; приклад оптимізації об'єкту 3.5 ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ 113 загальні відомості; альтернативи в інженерних рішеннях; визначальні фактори в прийнятті рішень; порядок прийняття рішень 3.6 МЕТОДИ АНАЛОГІЙ В МЕХАНІЦІ 117 фізичні аналогії; електромеханічні аналогії; рівняння Лагранжа-Максвела 3.7 МОДЕЛЮВАННЯ В ІНЖЕНЕРНІЙ ТВОРЧОСТІ 128 принципи створення моделей; фізичне моделювання 4 КОНЦЕПЦІЯ ТВОРЕННЯ НОВОЇ ТЕХНІКИ 135 4.1 ЗАСАДИ ТВОРЕННЯ 136 умови для творення нової техніки; інформаційний та техніко-економічний аналіз; правила успішного освоєння нової техніки 4.2 ЕТАПИ ТВОРЕННЯ 140 зародження технічного рішення; підготовчі роботи; розробка конструкції; виготовлення дослідного зразка та його випробовування; організація серійного виробництва 4.3 ПОШУК НОВИХ ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ 146 підходи до прийняття рішення; шляхи пошуку рішення; оцінка технічного рішення; перевірка технічного рішення 4.4 ПРИКЛАДНІ ДОСЛІДЖЕННЯ 155 послідовність проведення досліджень; натурні випробування; підготовка експерименту; планування експерименту; обробка результатів експерименту 4.5 ОСНОВНІ ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ МАШИН 168 покращення основних характеристик машин; удосконалення конструкції механізмів та технології їх виготовлення; створення похідних машин 4.6 ТЕХНІЧНИЙ РІВЕНЬ МАШИН І АПАРАТІВ 176 номенклатура показників якості; оцінка технічного рівня та якості продукції; техніко-економічні показники машин 5 ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ВЛАСНІСТЬ 183 5.1 ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ВЛАСНІСТЬ В ІННОВАЦІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ 184 роль інтелектуальної власності в інноваційній діяльності; управління інтелектуальною власністю; патентно-інформаційне забезпечення та патентна чистота; підтвердження конкурентоздатності машини 5.2 НАУКОВО-ТЕХНІЧНА ПРОДУКЦІЯ 188 відкриття; винахід; корисна модель; раціоналізаторська пропозиція; промисловий зразок; товарний знак; ноу-хау; інжиніринг; комерційна реалізація об'єктів інтелектуальної власності 5.3 ПАТЕНТУВАННЯ 194 рівні винаходів та їх патентоспроможність; процедура отримання патенту; опис винаходу; формула винаходу; патентний пошук; патентна класифікація; права власника патенту 5.4 ІНФОРМАЦІЙНИЙ ПОШУК 201 процес і види інформаційного пошуку; завдання інформаційного пошуку; Інтернет-ресурси для патентного пошуку 6 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКА ДІЯЛЬНІСТЬ 209 6.1 ЗАГАЛЬНО-ТЕХНІЧНІ ОСНОВИ 209 загальні відомості; види виробів; види конструкторських документів; стадії розробки проектно-конструкторської документації; монтажна, експлуатаційна та ремонтна документація 6.2 ЗАСАДИ КОНСТРУЮВАННЯ 227 задачі і правила конструювання; скорочення номенклатури машин; принципи конструювання; конструювання складальних одиниць 6.3 СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ В МАШИНОБУДУВАННІ 241 автоматизація конструкторської діяльності; основні функції та проектні процедури; програмне забезпечення 6.4 ОСНОВИ ЕРГОНОМІКИ 253 ергономічні показники; умови праці; система "людина-машина"; людино-машинний інтерфейс; функціональне фарбування в машинобудуванні 6.5 СКЛАДАННЯ МАШИН 261 вихідні дані та аналіз підготовки до складання машин; розроблення технології складання; технологічність конструкції машин при складанні; класифікація з'єднань у машинобудуванні 6.6 ТЕХНОЛОГІЧНІСТЬ КОНСТРУКЦІЇ ВИРОБУ 268 основні показники технологічності; технологічний контроль конструкторської документації; технологічність конструкції деталі, що обробляється різанням; технологічність конструкції складальної одиниці; експлуатаційна та ремонтна технологічність конструкції виробу 7 ПРИВОДИ, МЕХАНІЗМИ ПЕРЕДАВАННЯ TA ПЕРЕТВОРЕННЯ РУХУ 273 7.1 ПРИВОДИ МАШИН 273 загальні відомості про привод; розробка приводу машин 7.2 ПОРІВНЯННЯ ПРИВОДІВ 280 порівняння електроприводу та гідроприводу; порівняння пневмоприводу та гідроприводу 7.3 ПЕРЕДАЧІ TA МУФТИ 289 передачі зачепленням; фрикційні передачі; багато потокові передачі; муфти 7.4 ЦИКЛОГРАМИ МАШИН 295 7.5 ПРОМИСЛОВІ РОБОТИ 299 історія розвитку; рухові функції; системи автоматизованого керування 8 МАТЕРІАЛИ TA ЇХ ОБРОБКА 306 8.1 КОНСТРУКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ 308 чорні метали та їх сплави; кольорові метали та їх сплави; неметалеві та композитні матеріали 8.2 МЕТОДИ ФОРМОУТВОРЕННЯ ДЕТАЛЕЙ 322 лиття металевих виробів; обробка тиском; обробка різанням; фізико-хімічна обробка; адитивні технології 8.3 ЗМІЦНЕННЯ ДЕТАЛЕЙ 335 термічна обробка; хіміко-термічна обробка; поверхневе пластичне деформування; обробка концентрованими потоками енергії 9 ПОСТАНОВКА НА ВИРОБНИЦТВО TA УПРАВЛІННЯ ТЕХНІЧНИМ СТАНОМ М АШИН 350 9.1 ПІДГОТОВКА МАШИНОБУДІВНОЇ ПРОДУКЦІЇ ДО ВИРОБНИЦТВА 350 виготовлення та випробування дослідного зразка; конструкторська та технологічна підготовка виробництва; встановлення гарантійного терміну експлуатації 9.2 ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДІВ АНАЛІЗУ ВАРТОСТІ ЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ МАШИН 354 прогнозування економічної ефективності нових машин; методологія модернізації обладнання 9.3 ПІДТРИМАННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ 364 фактори впливу та інциденти; стратегії технічного обслуговування й ремонту машин; організація життєвого циклу машини; облік роботи машин; ремонтний вплив на готовність машин; утилізація машин 9.4 СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ МАШИН 382 неперервний моніторинг технічного стану; структурно-діагностична схема машини; діагностичні параметри машин 9.5 ІНФОРМАЦІЙНА ПІДТРИМКА ВИРОБНИЦТВА 390 автоматизована система управління технічним станом машин; система управління виробничими процесами (MES); інформаційні технології менеджменту обслуговування ПРИКЛАДИ ТВОРЕННЯ МАШИН 402 ПРИКЛАД 1 - ПОШУК КОНКУРЕНТОЗДАТНОГО ВИРОБУ ІГРАШКОВОГО ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТУ 402 опис конструкції і принципу дії винаходу; формулювання предмета винаходу запатентованого виробу; аспекти винаходу; технічні можливості реалізації; інженерний аналіз; post scriptum ПРИКЛАД 2- РОЗРОБКА ПРОПОЗИЦІЇ ТЕХНІЧНОГО РІШЕННЯ АВТОМАТИЧНОГО МАНІПУЛЯТОРА ДЛЯ ДРОБОСТРУМИННОГО ОЧИЩЕННЯ ВНУТРІШНЬОЇ ПОВЕРХНІ ХІМІЧНОГО АПАРАТУ 413 аналіз можливих способів очищення й уточнення задачі; технологічні основи дробоструминного очищення; вивчення попиту та пропозиції; вибір технологічної схеми; деякі питання автоматизації процесу; визначення структури автоматичного маніпулятора; огляд конструкцій механізмів еліпсографу; вибір структурної схеми механічної руки автоматичного маніпулятора; опис технічної пропозиції; формулювання предмета винаходу ДОДАТОК "А" - АЛФАВІТИ І ЦИФРИ 435 ДОДАТОК "Б" - СИСТЕМИ ВИМІРЮВАНЬ 436