Техноло гія маши нобудування — галузь науки i техніки, яка займається теоретичними дослідженнями, проектуванням та удосконаленням технологічних процесів виготовлення деталей машин, технологічного обладнання, оснащенням машинобудівних цехів та складанням виробів.
Приклади напрямків технології машинобудування:
Узагальнення та розробка основ оптимального технологічного забезпечення експлуатаційних властивостей деталей;
Розробка технологічних основ конверсії, реконструкції та технічного переозброєння авіаційного виробництва.
Підвищення технологічної ефективності процесів обробки на верстатах з ЧПУ на основі досліджень методами лазерної та голографічної інтерферометрії напружено-деформованого і теплового стану різального інструменту.
Математичне моделювання та оптимізація наукоємних технологічних процесів;
Іонно-плазмове модифікування поверхні деталей з метою багаторазового підвищення їх експлуатаційних властивостей;
Наукові основи і методи вирішення технологічних задач на основі різнорідних конструкторсько-технологічних моделей.
Термін «машинобудування» має декілька нерозривно пов'язаних між собою смислових значень:
Машинобудування або машинобудівна промисловість (англ. Machine industry) — найважливіша комплексна галузь обробної промисловості, яка включає проєктування, виробництво й експлуатацію машин та інструментів.
Машинобудування (англ. Mechanical engineering) — галузь науково-технічних знань, яка застосовує принципи інженерії, фізики і матеріалознавства для проєктування, дослідження, виробництва і технічного обслуговування механічних систем.[1][2]
Машинобудування — напрям підготовки фахівців у вищих навчальних закладах за освітньо-кваліфікаційним рівнем бакалавра[3] або спеціальність за освітньо-кваліфікаційним рівнем спеціаліста чи магістра.[4]
Машинобудування — навчальна дисципліна, яку вивчають майбутні фахівці в галузі машинобудування та у споріднених із нею галузях виробництва. Це одна із найстаріших і найбільш комплексних інженерних дисциплін.
Машинобудування (як галузь промисловості) виникло в ході промислової революції в Європі у 18 столітті, але за його становленням і розвитком можна простежити протягом кількох тисячоліть у всьому світі. Машинобудування пов'язане із будівництвом авіаційної та космічної техніки, металургією, виробництвом будівельних машин, технологічного устаткування та верстатів, обладнання для нафтовидобувної, нафтохімічної, хімічної промисловостей та інших галузей.
Машинобудування (як наука та навчальна дисципліна) зародилося в 19 столітті в результаті впровадження у виробництво відкриттів у галузі фізики. Інженерні спеціальності вимагають розуміння та фундаментальних знань у таких галузях, як механіка, кінематика, термодинаміка, матеріалознавство, електротехніка, електроніка, структурний аналіз та ін.
Із розвитком та мініатюризацією об'єктів машинобудування значного розвитку набувають такі галузі, як композити, мехатроніка, нанотехнології, робототехніка. Інженери-механіки можуть також працювати в галузі біомедичної інженерії, зокрема, біомеханіки, транспортних явищ, біонанотехнології і моделювання біологічних систем, як, наприклад, механіки м'яких тканин.
Разом із цим, інженери-механіки можуть застосовувати такий інструментарій, як програмні продукти, що дозволяють моделювати будь-які технічні об'єкти і їх роботу, проводити віртуальні випробування цих моделей, застосовувати комп'ютеризовані системи автоматизованого проєктування та системи неперервного управління життєвим циклом продукції для того, щоб проєктувати заводи-виробники, промислове устаткування і верстати, системи опалення і охолодження, транспортні системи, авіаційні засоби, водні судна, робототехніку, медичні прилади, зброю тощо.
Історія розвитку машинобудування
Архімедів гвинт приводився в дію вручну і міг ефективно піднімати воду, як це демонструє на анімації червона кулька
Парова турбіна Герона
Модель візка із «немагнітним компасом», створена Ма Цзюнем (Музей науки в Лондоні)
Музичний «автомат» Аль-Джазарі
Рукопис Леонардо да Вінчі на виставці в Києві
Начала, у яких Ісаак Ньютон заклав основи класичної механіки
Письмові свідчення про перші кроки і здобутки в галузі створення і застосування машин і механізмів можна віднайти в архівах різних суспільств стародавнього світу та середньовіччя всього людства.
Роботи Архімеда (287—212 р. до н. е.) в Стародавній Греції[5] у галузі механіки значно вплинули на становлення і розвиток машинобудування. Герон Александрійський (бл. 10—70 р. н. е.) створив перший «паровий двигун» (Парова турбіна Герона). Перші аналогові обчислювальні пристрої були винайдені і застосовувалися ще до нашої ери. Найбільш відомим з них є астролябія, винайдена в Елліністичний період, приблизно, 150 років до н. е. Винахідник невідомий, хоча першість часто приписується Гіппарху. Більш складним і загадковим пристроєм є антикітерський механізм, який датується 70-ми роками до н. е., і який являє собою аналоговий обчислювальний пристрій для астрономічних обчислень, можливості якого до кінця ще не досліджені.
У Стародавньому Китаї префект міста і тодішньої префектури Наньян, інженер і винахідник Ду Ши у 31-му році нашої ери вперше застосував поступально-зворотний механізм із приводом від водяного колеса для приведення в дію міхів, що наддували повітря у домну для виплавляння чавуну.[6] Чжан Хен (78—139 н. е.) поліпшив водяний годинник і винайшов сейсмометр. Ма Цзюнь (200—265 н. е.) виготовив немагнітний компас у вигляді візка із диференціалами. Дерев'яна фігурка на візку постійно вказувала потрібний напрямок руху незалежно від траєкторії за рахунок з'єднання із колесами за допомогою диференціалів. Якщо траєкторія не змінювалась і візок рухався по прямій, то кутові швидкості коліс були однаковими і фігурка не рухалась. Якщо траєкторія руху починала змінюватися, змінювалися і кутові швидкості обертання коліс, що спричиняло повертання фігурки. Якщо візок рухався по колу, фігурка, обертаючись, вказувала на одну і ту ж точку. Середньовічний китайський годинникар та інженер Су Сун (1020—1101 н. е.) впровадив спусковий механізм у свій астрономічний годинник-башту за два століття раніше, від того, як такий спуск можна було віднайти в годинниках середньовічної Європи, а також, першу в світі ланцюгову передачу, відому як «нескінченний привод».[7] Бі Шен (990—1051), перший у світі у 1040-х роках винайшов прототип друкарського верстата із ручним набором порцелянових літер, а Ван Чжень (1290—1333), автор енциклопедичної праці «Нун шу», вдосконалив конструкцію та використав більш довговічні дерев'яні літери.[8]
У роки золотої доби ісламу, приблизно з 7-го до 15-го століття, значний внесок у розвиток технологій механіки та машинобудування зробили ісламські винахідники. У 1206 році Аль-Джазарі, який був одним з них, написав свою знамениту «Книгу знань про геніальні механічні пристрої», у якій представив багато механічних конструкцій. Його також вважають винахідником механічних елементів, які на даний час є основою таких поширених механізмів, як колінчастий і кулачковий вали.[9]
Неоціненний вклад у розвиток машинобудування, як галузі знань, виду інженерної діяльності та проєктування машин вніс найбільш визначний вчений, мислитель, літератор, художник, анатоміст, архітектор, винахідник та інженер епохи відродження Леонардо да Вінчі. Його винаходи та геніальні конструктивні передбачення набагато випередили епоху. До них належать ескізи проєктів ливарної печі, прокатного стану, ткацьких, деревообробних, та друкарських верстатів, підводного човна, танка, серії планерів, парашута та інших.
Важливі досягнення в галузі наукових основ машинобудування відбулися в Англії в 17 столітті, коли сер Ісаак Ньютон сформулював свої три закони Ньютона, розробив основи математичного аналізу та заклав фундамент теоретичних засад класичної фізики. Ньютон неохоче публікував свої методи і закони протягом багатьох років, але, врешті-решт, його переконали зробити це колеги, такі як сер Едмонд Галлей, який також оприлюднив свої праці на благо всього людства. Ґотфрід Лейбніц, якому приписують створення двійкової системи числення та механічного калькулятора (арифмометра), також зробив значний внесок у розвиток математичного аналізу та написав відомий трактат «Dynamica» з аналітичної механіки.
Промислова революція XVIII століття призвела до винаходів прядильної машини, ткацького верстата, парової машини, як універсального двигуна, та інших машин. Це спричинило необхідність «створення машин для виробництва машин» і започаткувало виникнення верстатобудування, як окремої галузі машинобудування, забезпечивши виробництво машин і двигунів, необхідних для приведення їх в дію.[10] У 1848 році Йоганн фон Ціммерманн (англ. Johann von Zimmermann) (1820—1901) заснував перший завод шліфувальних верстатів у Хемніці, Німеччина.
Перехід від мануфактури до машинного виробництва відкрив епоху великої машинної індустрії, ознаменував технічний переворот, поділ праці, виникнення нових професій та їх вузької спеціалізації і загальне ламання суспільних відносин.
