Machine – Wikipedia

outil utilisant l'énergie pour effectuer une action prévue

UNE machine (ou dispositif mécanique) est une structure mécanique qui utilise le pouvoir d’appliquer des forces et de contrôler le mouvement pour effectuer l’action souhaitée. Les machines peuvent être entraînées par des animaux et des personnes, par des forces naturelles telles que le vent et l'eau, par une énergie chimique, thermique ou électrique, et incluent un système de mécanismes qui façonnent l'entrée de l'actionneur afin de réaliser une application spécifique des forces et du mouvement de sortie. Ils peuvent également inclure des ordinateurs et des capteurs surveillant les performances et planifiant les mouvements, souvent appelés systèmes mécaniques.

Les philosophes naturels de la Renaissance ont identifié six machines simples qui étaient les dispositifs élémentaires qui mettent une charge en mouvement et ont calculé le rapport force de sortie sur force d'entrée, connu aujourd'hui sous le nom d'avantage mécanique.(1)

Les machines modernes sont des systèmes complexes constitués d'éléments structurels, de mécanismes et de composants de contrôle, ainsi que d'interfaces conviviales. Les exemples incluent une large gamme de véhicules, tels que les automobiles, les bateaux et les avions, les appareils domestiques et professionnels, y compris les ordinateurs, les systèmes de traitement de l'air des bâtiments et de traitement de l'eau, ainsi que les machines agricoles, les machines-outils, les systèmes d'automatisation industrielle et les robots.

Le laminoir à cigarettes de James Albert Bonsack, inventé en 1880 et breveté en 1881

Étymologie(modifier)

Le mot anglais machine passe par le français moyen du latin machina,(2) qui provient à son tour du grec (dorique μαχανά makhana, Ionique μηχανή Mekhane "appareil, machine, moteur",(3) une dérivation de μῆχος mekhos "moyen, remède"(4)).(5) Le mot mécanique (Grec: μηχανικός) provient des mêmes racines grecques. Une signification plus large de "tissu, structure" se trouve en latin classique, mais pas dans l'usage grec. Cette signification se retrouve dans le français de la fin du Moyen Âge et est adoptée du français à l'anglais au milieu du XVIe siècle.

Au 17ème siècle, le mot pourrait aussi signifier un schéma ou un complot, une signification maintenant exprimée par la machination dérivée. La signification moderne découle de l'application spécialisée du terme aux moteurs de scène utilisés dans le théâtre et aux moteurs de siège militaires, à la fin du 16e et au début du 17e siècle. L’OED retrace le sens formel et moderne de John Harris Lexicon Technicum (1704), qui a:

Une machine, ou un moteur, dans Mechanicks, est ce qui a une force suffisante pour soulever ou arrêter le mouvement d'un corps … Les machines simples sont généralement considérées comme étant au nombre de six, à savoir. Ballance, Leaver, Poulie, Roue, Compensée et Vis … Les machines à composés, ou moteurs, sont innombrables.

Le mot moteur utilisé comme (presque) synonyme à la fois par Harris et dans une langue ultérieure dérive finalement (via l'ancien français) du latin ingenium "l'ingéniosité, une invention".

L'histoire(modifier)

La hache à main, fabriquée en déchiquetant du silex pour former un coin, entre les mains d’un homme, transforme la force et le mouvement de l’outil en forces de scission transversales et en mouvement de la pièce.

L'idée d'un machine simple Originaire du philosophe grec Archimède vers le 3ème siècle avant JC, qui a étudié les machines simples d'Archimède: levier, poulie et vis.(6)(7) Archimède a découvert le principe de l'avantage mécanique du levier.(8) Plus tard, les philosophes grecs ont défini les cinq machines simples classiques (à l’exclusion du plan incliné) et ont pu calculer approximativement leur avantage mécanique.(1)Heron of Alexandria (ca. 10–75 AD) dans son travail Mécanique énumère cinq mécanismes pouvant "déclencher une charge"; levier, guindeau, poulie, cale et vis,(7) et décrit leur fabrication et leurs utilisations.(9) Cependant, la compréhension des Grecs se limitait à la statique (le rapport de forces) et n'incluait pas la dynamique (le compromis entre force et distance) ni la notion de travail.

À la Renaissance, la dynamique de la Pouvoirs Mécaniques, comme on appelait les machines simples, ont commencé à être étudiées du point de vue du travail utile qu’elles pouvaient accomplir, pour aboutir au nouveau concept de travail mécanique. En 1586, l'ingénieur flamand Simon Stevin a tiré parti des avantages mécaniques du plan incliné, qui a été intégré aux autres machines simples. La théorie dynamique complète des machines simples a été élaborée par le scientifique italien Galileo Galilei en 1600 Le Meccaniche ("Sur la mécanique").(dix)(11) Il fut le premier à comprendre que des machines simples ne créaient pas d'énergie, elles le transformaient simplement.(dix)

Les règles classiques du frottement par glissement dans les machines ont été découvertes par Léonard de Vinci (1452-1519), mais sont restées inédites dans ses cahiers. Ils ont été redécouverts par Guillaume Amontons (1699) et développés par Charles-Augustin de Coulomb (1785).(12)

James Watt a breveté sa liaison à mouvement parallèle en 1782, ce qui rendait la machine à vapeur à double effet pratique.(13) Les machines à vapeur Boulton et Watt, et plus tard, conçoivent des locomotives à vapeur, des navires à vapeur et des usines.

La révolution industrielle a été une période de 1750 à 1850 où les changements dans l'agriculture, la fabrication, les mines, les transports et la technologie ont eu de profondes répercussions sur les conditions sociales, économiques et culturelles de l'époque. Il a commencé au Royaume-Uni, puis s'est étendu ensuite à l'Europe occidentale, à l'Amérique du Nord, au Japon et finalement au reste du monde.

À partir de la fin du XVIIIe siècle, une partie de la Grande-Bretagne, autrefois régie par le travail manuel et l'économie basée sur les animaux de trait, s'est transformée en une fabrication basée sur des machines. Cela a commencé avec la mécanisation des industries textiles, le développement des techniques de fabrication du fer et l'utilisation accrue du charbon raffiné.(14)

Machines simples(modifier)

Tableau des mécanismes simples, de Cyclopédie des chambres1728.(15) Les machines simples fournissent un "vocabulaire" pour comprendre des machines plus complexes.

L'idée qu'une machine puisse être décomposée en simples éléments mobiles a amené Archimède à définir le levier, la poulie et la vis comme de simples machines. Au moment de la Renaissance, cette liste s’est élargie pour inclure la roue et l’essieu, le coin et le plan incliné. L’approche moderne de la caractérisation des machines se concentre sur les composants permettant le mouvement, appelés joints.

Coin (hache à main): Peut-être que le premier exemple d'appareil conçu pour gérer le courant est la hache à main, également appelée biface et Olorgesailie. Une hache à main est fabriquée en gravant une pierre, généralement en silex, pour former un bord bifacial ou un coin. Un coin est une machine simple qui transforme la force latérale et le mouvement de l'outil en une force de division transversale et en un mouvement de la pièce. La puissance disponible est limitée par les efforts de l'utilisateur, mais étant donné que le pouvoir est le produit de la force et du mouvement, la cale amplifie la force en réduisant le mouvement. Cette amplification, ou avantage mécanique, est le rapport entre la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie. Pour un coin, cela est donné par 1 / tanα, où α est l'angle de la pointe. Les faces d'un coin sont modelées sous forme de lignes droites pour former un joint coulissant ou prismatique.

Levier: Le levier est un autre dispositif important et simple de gestion de l'alimentation. C'est un corps qui pivote sur un pivot. Comme la vitesse d'un point situé plus loin du pivot est supérieure à la vitesse d'un point situé près du pivot, les forces appliquées loin du pivot sont amplifiées près du pivot par la diminution de vitesse associée. Si une est la distance entre le pivot et le point d'application de la force d'entrée et b est la distance au point où la force de sortie est appliquée, alors un B C'est l'avantage mécanique du levier. Le point d'appui d'un levier est modélisé comme une articulation articulée ou révolutionnaire.

Roue: La roue est clairement une machine ancienne importante, telle que le char. Une roue utilise la loi du levier pour réduire la force nécessaire pour surmonter le frottement lors de la traction d'une charge. Pour voir cet avis, le frottement associé à la traction d'une charge sur le sol est approximativement le même que celui d'un simple roulement qui supporte la charge sur l'essieu d'une roue. Cependant, la roue forme un levier qui amplifie la force de traction de manière à surmonter la résistance à la friction dans le roulement.

Illustration d'une tringlerie à quatre barres tirée de la cinématique de machinerie, 1876

La classification des machines simples pour fournir une stratégie pour la conception de nouvelles machines a été développée par Franz Reuleaux, qui a collecté et étudié plus de 800 machines élémentaires.(16) Il a reconnu que les machines simples classiques peuvent être séparées en un levier, une poulie, une roue et un axe formés par un corps tournant autour d'une charnière, et un plan incliné, une cale et une vis qui sont semblables à un bloc glissant sur une surface plane.(17)

Les machines simples sont des exemples élémentaires de chaînes cinématiques ou de liaisons utilisées pour modéliser des systèmes mécaniques allant de la machine à vapeur aux manipulateurs de robots. Les paliers formant le point d'appui d'un levier et permettant la rotation de la roue, de l'essieu et des poulies sont des exemples d'une paire cinématique appelée articulation articulée. De même, les surfaces planes d'un plan incliné et d'une cale sont des exemples de la paire cinématique appelée joint coulissant. La vis est généralement identifiée comme sa propre paire cinématique appelée articulation hélicoïdale.

Cette réalisation montre que ce sont les articulations, ou les liaisons, qui fournissent le mouvement, qui sont les éléments principaux d’une machine. En commençant avec quatre types de joints, le joint tournant, le joint coulissant, le joint à came et le joint à engrenage, et les connexions associées telles que les câbles et les courroies, il est possible de comprendre une machine comme un assemblage de pièces solides reliant ces joints appelé mécanisme.(18)

Deux leviers, ou manivelles, sont combinés dans une liaison planaire à quatre barres en attachant une liaison qui relie la sortie d’une manivelle à l’entrée d’une autre. Des liens supplémentaires peuvent être attachés pour former une liaison à six barres ou en série pour former un robot.(18)

Systèmes mécaniques(modifier)

Machine à vapeur Boulton & Watt

La machine à vapeur Boulton & Watt, 1784

UNE Système mécanique gère le pouvoir d'accomplir une tâche qui implique des forces et des mouvements. Les machines modernes sont des systèmes comprenant (i) une source d'alimentation et des actionneurs qui génèrent des forces et des mouvements, (ii) un système de mécanismes qui façonnent l'entrée de l'actionneur afin de réaliser une application spécifique des forces et du mouvement de sortie, (iii) un contrôleur avec des capteurs qui compare la sortie à un objectif de performance, puis dirige l’entrée de l’actionneur, et (iv) une interface avec un opérateur composée de leviers, de commutateurs et d’écrans.

Ceci est visible dans la machine à vapeur de Watt (voir l'illustration) dans laquelle la puissance est fournie par la vapeur qui se dilate pour entraîner le piston. Le balancier, le coupleur et la manivelle transforment le mouvement linéaire du piston en rotation de la poulie de sortie. Enfin, la rotation de la poulie entraîne le régulateur de flyball qui commande la soupape pour l’entrée de vapeur dans le cylindre du piston.

L’adjectif «mécanique» fait référence à une habileté dans l’application pratique d’un art ou d’une science, ainsi qu’à se rapporter à ou provoquée par un mouvement, des forces physiques, des propriétés ou des agents tels qu’ils sont traités par la mécanique.(19) De même Dictionnaire Merriam-Webster(20) définit "mécanique" comme se rapportant à des machines ou des outils.

Le flux de puissance à travers une machine permet de comprendre les performances des dispositifs allant des leviers et trains d’entraînement aux automobiles et aux systèmes robotiques. Le mécanicien allemand Franz Reuleaux(21) a écrit: "une machine est une combinaison de corps résistants agencés de manière à ce que les forces mécaniques de la nature puissent être obligées de faire un travail accompagné d'un certain mouvement déterminé". Notez que les forces et le mouvement se combinent pour définir le pouvoir.

Plus récemment, Uicker et al.(18) a déclaré qu'une machine est "un dispositif permettant de mettre sous tension ou de changer de direction". McCarthy et Soh(22) décrire une machine comme un système "qui consiste généralement en une source d'alimentation et un mécanisme permettant de contrôler l'utilisation de cette énergie".

Sources d'énergie(modifier)

Moteur diesel, embrayage à friction et transmission de vitesse d'une automobile.

L’effort humain et animal était la source d’énergie originale des premières machines.

Roue à aubes: Les roues hydrauliques sont apparues autour du monde vers 300 avant JC pour utiliser l’eau courante afin de générer un mouvement rotatif, qui s’appliquait à la mouture du grain et alimentait le bois d’œuvre, l’usinage et les activités textiles. Les turbines à eau modernes utilisent l’eau qui passe à travers un barrage pour alimenter un générateur électrique.

Moulin à vent: Les premières éoliennes ont capturé l'énergie éolienne afin de générer un mouvement rotatif pour les opérations de fraisage. Les éoliennes modernes entraînent également une génératrice. Cette électricité sert à son tour à entraîner des moteurs constituant les actionneurs de systèmes mécaniques.

Moteur: Le mot moteur provient de "l'ingéniosité" et se référait à l'origine à des dispositifs qui peuvent ou non être des dispositifs physiques. Voir la définition du moteur donnée par Merriam-Webster. Un moteur à vapeur utilise la chaleur pour faire bouillir l'eau contenue dans un récipient sous pression; la vapeur en expansion entraîne un piston ou une turbine. Ce principe peut être vu dans l'éolipile de Hero of Alexandria. C'est ce qu'on appelle un moteur à combustion externe.

Un moteur de voiture est appelé moteur à combustion interne car il brûle du carburant (une réaction chimique exothermique) à l'intérieur d'un cylindre et utilise les gaz en expansion pour entraîner un piston. Un moteur à réaction utilise une turbine pour comprimer de l'air brûlé avec du carburant, de sorte qu'il se dilate à travers une tuyère pour fournir une poussée à un aéronef. Il s'agit donc également d'un "moteur à combustion interne". (23)

Centrale électrique: La chaleur produite par la combustion du charbon et du gaz naturel dans une chaudière génère de la vapeur qui entraîne une turbine à vapeur à faire tourner un générateur électrique. Une centrale nucléaire utilise la chaleur d'un réacteur nucléaire pour générer de la vapeur et de l'électricité. Cette énergie est distribuée via un réseau de lignes de transmission à usage industriel et individuel.

Moteurs: Les moteurs électriques utilisent un courant électrique alternatif ou continu pour générer un mouvement de rotation. Les servomoteurs électriques sont les actionneurs de systèmes mécaniques allant des systèmes robotiques aux avions modernes.

Puissance fluide: Les systèmes hydrauliques et pneumatiques utilisent des pompes à entraînement électrique pour amener de l'eau ou de l'air dans des cylindres afin de générer un mouvement linéaire.

Les mécanismes(modifier)

le mécanisme d'un système mécanique est assemblé à partir de composants appelés éléments de la machine. Ces éléments structurent le système et en contrôlent le mouvement.

Les composants structurels sont généralement les éléments de châssis, les paliers, les cannelures, les ressorts, les joints d'étanchéité, les fixations et les couvercles. La forme, la texture et la couleur des couvercles constituent une interface esthétique et opérationnelle entre le système mécanique et ses utilisateurs.

Les assemblées qui contrôlent le mouvement sont également appelées "mécanismes".(21)(24) Les mécanismes sont généralement classés dans les engrenages et les trains d'engrenages, qui comprennent les entraînements par courroie et à chaîne, les mécanismes à cames et suiveurs et les tringleries, bien qu'il existe d'autres mécanismes spéciaux tels que les tringles à serrage, les mécanismes d'indexation, les échappements et les dispositifs de friction tels que freins et embrayages.

Le nombre de degrés de liberté d'un mécanisme, ou sa mobilité, dépend du nombre de liens et d'articulations et des types d'articulations utilisés pour construire le mécanisme. La mobilité générale d'un mécanisme est la différence entre la liberté sans contrainte des liens et le nombre de contraintes imposées par les articulations. Il est décrit par le critère de Chebychev-Grübler-Kutzbach.

Engrenages et trains d'engrenages(modifier)

La transmission de la rotation entre les roues dentées en contact peut être reliée au mécanisme d'Anticythère de la Grèce et au char de Chine orienté vers le sud. Les illustrations du scientifique de la Renaissance Georgius Agricola montrent des trains d'engrenages à dents cylindriques. La mise en œuvre de la dent à développante a donné une conception d’engrenage standard qui fournit un rapport de vitesse constant. Certaines caractéristiques importantes des engrenages et des trains d'engrenages sont les suivantes:

Mécanismes à came et suiveurs(modifier)

Une came et un suiveur sont formés par le contact direct de deux liaisons de formes spéciales. Le lien d'entraînement est appelé la came (voir également arbre à cames) et le lien qui est entraîné par le contact direct de leurs surfaces est appelé le suiveur. La forme des surfaces de contact de la came et du suiveur détermine le mouvement du mécanisme.

Les liens(modifier)

Schéma de l'actionneur et de la liaison à quatre barres qui positionnent un train d'atterrissage.

Un lien est un ensemble de liens reliés par des articulations. Généralement, les liens sont les éléments structurels et les joints permettent le mouvement. L’exemple le plus utile est peut-être le couplage plan à quatre barres. Cependant, il existe de nombreux autres liens spéciaux:

  • La liaison de Watt est une liaison à quatre barres qui génère une ligne droite approximative. C'était essentiel au fonctionnement de sa conception pour la machine à vapeur. Cette liaison apparaît également dans les suspensions du véhicule pour empêcher les mouvements latéraux de la carrosserie par rapport aux roues. Voir également l'article Mouvement parallèle.
  • Le succès de la liaison de Watt a conduit à la conception de liaisons linéaires approximatives similaires, telles que la liaison de Hoeken et la liaison de Chebyshev.
  • La liaison Peaucellier génère une vraie sortie linéaire à partir d’une entrée rotative.
  • La liaison Sarrus est une liaison spatiale qui génère un mouvement rectiligne à partir d’une entrée rotative. Sélectionnez ce lien pour une animation du lien Sarrus
  • Le lien Klann et le lien Jansen sont des inventions récentes qui fournissent des mouvements de marche intéressants. Ils sont respectivement une liaison à six barres et une barre à huit barres.

Mécanisme planaire(modifier)

Un mécanisme planaire est un système mécanique contraint de sorte que les trajectoires de points de tous les corps du système se situent dans des plans parallèles à un plan de sol. Les axes de rotation des articulations articulées qui relient les corps du système sont perpendiculaires à ce plan de sol.

Mécanisme sphérique(modifier)

UNE mécanisme sphérique est un système mécanique dans lequel les corps se déplacent de manière à ce que les trajectoires des points du système se trouvent sur des sphères concentriques. Les axes de rotation des articulations articulées qui relient les corps du système passent par le centre de ce cercle.

Mécanisme spatial(modifier)

UNE mécanisme spatial est un système mécanique qui a au moins un corps qui se déplace de telle sorte que ses trajectoires ponctuelles soient des courbes spatiales générales. Les axes de rotation des articulations articulées qui relient les corps dans le système forment des lignes dans l’espace qui ne se croisent pas et qui ont des normales communes distinctes.

Mécanismes de flexion(modifier)

Un mécanisme de flexion consiste en une série de corps rigides reliés par des éléments souples (également appelés joints de flexion) conçus pour produire un mouvement géométriquement bien défini lors de l'application d'une force.

Éléments de la machine(modifier)

Les composants mécaniques élémentaires d'une machine sont appelés éléments de la machine. Ces éléments consistent en trois types de base (i) les composants structuraux comme les éléments de châssis, les roulements, les essieux, les cannelures, les fixations, les joints et les lubrifiants, (ii) mécanismes qui contrôlent le mouvement de diverses manières, telles que les trains d'engrenages, les transmissions par courroies ou par chaînes, les liaisons, les systèmes à cames et suiveurs, y compris les freins et les embrayages, et (iii) composants de contrôle tels que des boutons, des commutateurs, des indicateurs, des capteurs, des actionneurs et des contrôleurs d’ordinateur.(25) Bien qu’elles ne soient généralement pas considérées comme un élément de la machine, la forme, la texture et la couleur des capots constituent un élément important d’une machine qui assure une interface stylistique et opérationnelle entre les composants mécaniques d’une machine et ses utilisateurs.

Les composants structuraux(modifier)

Un certain nombre d'éléments de la machine assurent des fonctions structurelles importantes telles que le cadre, les roulements, les cannelures, les ressorts et les joints.

  • La reconnaissance du fait que le châssis d'un mécanisme est un élément important de la machine a transformé le nom de liaison à trois barres en une liaison à quatre barres. Les cadres sont généralement assemblés à partir d'éléments de fermes ou de poutres.
  • Les roulements sont des composants conçus pour gérer l'interface entre les éléments en mouvement et sont à l'origine des frictions dans les machines. En général, les roulements sont conçus pour une rotation pure ou un mouvement en ligne droite.
  • Les cannelures et les clavettes permettent de monter de manière fiable un essieu sur une roue, une poulie ou un engrenage, de sorte que le couple puisse être transféré à travers la connexion.
  • Les ressorts fournissent des forces pouvant soit maintenir les composants d'une machine en place, soit servir de suspension pour supporter une partie de la machine.
  • Des joints d'étanchéité sont utilisés entre les parties en contact d'une machine pour garantir que les fluides, tels que l'eau, les gaz chauds ou le lubrifiant, ne fuient pas entre les surfaces de contact.
  • Les éléments de fixation tels que les vis, les boulons, les pinces à ressort et les rivets sont essentiels à l'assemblage des composants d'une machine. Les attaches sont généralement considérées comme amovibles. En revanche, les méthodes de jonction, telles que le soudage, le brasage, le sertissage et l’application d’adhésifs, nécessitent généralement de couper les pièces pour démonter les composants.

Contrôleurs(modifier)

Les contrôleurs combinent des capteurs, une logique et des actionneurs pour maintenir les performances des composants d'une machine. Le plus connu est peut-être le régulateur de flyball d’une machine à vapeur. Des exemples de ces dispositifs vont d'un thermostat qui, à mesure que la température augmente, ouvre une vanne, de l'eau de refroidissement aux contrôleurs de vitesse tels que le système de régulation de vitesse dans une voiture. Le contrôleur logique programmable a remplacé les relais et les mécanismes de contrôle spécialisés par un ordinateur programmable. Les servomoteurs qui positionnent avec précision un arbre en réponse à une commande électrique sont les actionneurs qui rendent les systèmes robotiques possibles.

Machines informatiques(modifier)

Machine à calculer Arithmometr

Arithmomètre, conçu par Charles Xavier Thomas, c. 1820, pour les quatre règles de l'arithmétique, fabriqué 1866-1870 AD. Exposition au Tekniska Museet, Stockholm, Suède.

Charles Babbage a conçu des machines pour compiler des logarithmes et d'autres fonctions en 1837. Son moteur Difference peut être considéré comme une calculatrice mécanique avancée et son moteur analytique, précurseur de l'ordinateur moderne, bien qu'aucun ne soit construit dans la vie de Babbage.

L'arithmomètre et le comptomètre sont des ordinateurs mécaniques, précurseurs des ordinateurs numériques modernes. Les modèles utilisés pour étudier les ordinateurs modernes sont appelés machine à états et machine de Turing.

Machines moléculaires(modifier)

La molécule biologique, la myosine, réagit à l'ATP et à l'ADP pour venir alternativement en contact avec un filament d'actine et modifier sa forme de manière à exercer une force, puis se désengager pour rétablir sa forme ou sa conformation. Cela agit comme le lecteur moléculaire qui provoque la contraction musculaire. De manière similaire, la molécule biologique kinésine a deux sections qui s'engagent et se dégagent alternativement avec des microtubules, amenant la molécule à se déplacer le long du microtubule et transportant les vésicules à l'intérieur de la cellule, et la dynéine, qui déplace la cargaison à l'intérieur des cellules vers le noyau et produit le battement axonémal de cils mobiles les flagelles. "(I) n effet, le (motile cilium) est une nanomachine composée peut-être de plus de 600 protéines dans des complexes moléculaires, dont beaucoup fonctionnent également de manière indépendante en tant que nanomachines … Les lieurs flexibles permettent aux domaines protéiques mobiles connectés par eux de recruter leur liaison partenaires et induire une allostérie à long terme via la dynamique du domaine des protéines. "(26) D'autres machines biologiques sont responsables de la production d'énergie, par exemple l'ATP synthase, qui exploite l'énergie des gradients de protons sur les membranes afin de générer un mouvement de type turbine utilisé pour synthétiser l'ATP, la devise énergétique d'une cellule.(27) Encore d’autres machines sont responsables de l’expression des gènes, y compris les ADN polymérases pour la réplication de l’ADN,(citation requise)ARN polymérases pour la production d'ARNm,(citation requise) le spliceosome pour l'élimination des introns et le ribosome pour la synthèse des protéines. Ces machines et leur dynamique à l'échelle nanométrique sont beaucoup plus complexes que toutes les machines moléculaires encore construites artificiellement.(28)
Ces molécules sont de plus en plus considérées comme des nanomachines.(citation requise)

Les chercheurs ont utilisé l'ADN pour construire des liaisons à quatre barres nanométriques.(29)(30)

Mécanisation et automatisation(modifier)

Un treuil de mine à eau utilisé pour la récupération du minerai. Ce bloc de bois est de De re metallica de Georg Bauer (nom latinisé Georgius Agricola, vers 1555), un premier manuel d’exploitation minière qui contient de nombreux dessins et descriptions d’équipements miniers.

Mécanisation ou la mécanisation (BE) fournit aux opérateurs humains des machines qui les aident à satisfaire les exigences musculaires du travail ou qui déplacent le travail musculaire. Dans certains domaines, la mécanisation comprend l'utilisation d'outils à main. Dans les usages modernes, tels que l'ingénierie ou l'économie, la mécanisation implique des machines plus complexes que les outils à main et n'inclut pas de simples dispositifs tels qu'un moulin à chevaux ou à âne sans engrenage. Les dispositifs qui entraînent des changements de vitesse ou des mouvements alternatifs ou alternatifs en mouvements rotatifs, utilisant des moyens tels que des engrenages, des poulies ou des poulies et des courroies, des arbres, des cames et des manivelles, sont généralement considérés comme des machines. Après l'électrification, lorsque la plupart des petites machines n'étaient plus actionnées manuellement, la mécanisation était synonyme de machines motorisées.(31)

Automatisation est l’utilisation de systèmes de contrôle et de technologies de l’information pour réduire le besoin de travail humain dans la production de biens et de services. Dans le cadre de l'industrialisation, l'automatisation va au-delà de la mécanisation. Alors que la mécanisation fournit aux opérateurs humains des machines leur permettant de faire face aux exigences musculaires du travail, l'automatisation réduit également considérablement le besoin d'exigences sensorielles et mentales humaines. L'automatisation joue un rôle de plus en plus important dans l'économie mondiale et dans l'expérience quotidienne.

Les automates(modifier)

Un automate (pluriel: automates ou des automates) est une machine autonome. Le mot est parfois utilisé pour décrire un robot, plus spécifiquement un robot autonome. UNE Automate jouet a été breveté en 1863.(32)

Mécanique(modifier)

Huissier(33) rapporte que le traité de Hero of Alexandria sur Mécanique concentré sur l'étude de la levée de poids lourds. Aujourd'hui, la mécanique fait référence à l'analyse mathématique des forces et du mouvement d'un système mécanique et consiste en l'étude de la cinématique et de la dynamique de ces systèmes.

Dynamique des machines(modifier)

L'analyse dynamique des machines commence par un modèle à corps rigide pour déterminer les réactions au niveau des paliers, à laquelle les effets d'élasticité sont inclus. La dynamique des corps rigides étudie le mouvement de systèmes de corps interconnectés sous l'action de forces extérieures. L'hypothèse selon laquelle les corps sont rigides, ce qui signifie qu'ils ne se déforment pas sous l'action des forces appliquées, simplifie l'analyse en réduisant les paramètres décrivant la configuration du système pour la translation et la rotation de cadres de référence attachés à chaque corps.(34)(35)

La dynamique d'un système de corps rigide est définie par ses équations de mouvement, qui sont dérivées à l'aide des lois du mouvement de Newtons ou de la mécanique lagrangienne. La solution de ces équations de mouvement définit la manière dont la configuration du système de corps rigides change en fonction du temps. La formulation et la solution de la dynamique des corps rigides constituent un outil important dans la simulation informatique de systèmes mécaniques.

Cinématique des machines(modifier)

L'analyse dynamique d'une machine nécessite la détermination du mouvement, ou de la cinématique, de ses composants, appelée analyse cinématique. L'hypothèse selon laquelle le système est un assemblage de composants rigides permet de modéliser mathématiquement les mouvements de rotation et de translation en transformations euclidiennes ou rigides. Cela permet de déterminer la position, la vitesse et l'accélération de tous les points d'une composante à partir de ces propriétés pour un point de référence, ainsi que la position angulaire, la vitesse et l'accélération angulaires de la composante.

Conception de la machine(modifier)

Conception de la machine fait référence aux procédures et techniques utilisées pour traiter les trois phases du cycle de vie d'une machine:

  1. invention, ce qui implique l'identification d'un besoin, l'élaboration d'exigences, la génération de concepts, le développement de prototypes, la fabrication et les tests de vérification;
  2. ingénierie de la performance implique l'amélioration de l'efficacité de la fabrication, la réduction des demandes de service et de maintenance, l'ajout de fonctionnalités et l'amélioration de l'efficacité, ainsi que des tests de validation;
  3. recycler est la phase de déclassement et d'élimination et comprend la récupération et la réutilisation des matériaux et des composants.

Voir également(modifier)

Références(modifier)

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Lectures complémentaires(modifier)

  • Oberg, Erik; Franklin D. Jones; Holbrook L. Horton; Henry H. Ryffel (2000). Christopher J. McCauley; Riccardo Heald; Muhammed Iqbal Hussain (eds.). Machinery's Handbook (26th ed.). New York: Industrial Press Inc. ISBN 978-0-8311-2635-3.
  • Reuleaux, Franz (1876). The Kinematics of Machinery. Trans. and annotated by A. B. W. Kennedy. New York: reprinted by Dover (1963).
  • Uicker, J. J.; G. R. Pennock; J. E. Shigley (2003). Theory of Machines and Mechanisms. New York: Presse d'Université d'Oxford.
  • Oberg, Erik; Franklin D. Jones; Holbrook L. Horton; Henry H. Ryffel (2000). Christopher J. McCauley; Riccardo Heald; Muhammed Iqbal Hussain (eds.). Machinery's Handbook (30th ed.). New York: Industrial Press Inc. ISBN 9780831130992.

Liens externes(modifier)