ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 79
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
 | Министерство образования и молодежной политики Свердловской области |
| Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области «Екатеринбургский техникум химического машиностроения» |
| | К защите допустить: Заместитель директора по УМР _______________Н.В. Черепанова «____»_________________2023 г |
Индивидуальный ПРОЕКТ
| На тему: | «История появления бионики в машиностроении» |
Предмет: Бионика
Тип проекта: Исследовательская работа
| Студент (ка): | Кучеров Данил Анатольевич | | |
| | | | |
| Курс | I | Группа: | ТМ -109 |
| Руководитель: | Мартынова Надежда Сергеевна, преподаватель | | |
| | | | |
Преподаватель ОПД: А.А. Истомин ______
Екатеринбург
2023
Содержание
| | Введение………………………………………………………………….. | 3 |
| Глава 1. | Понятие бионики | 4 |
| | | 5 |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
Введение……………………………………………………………………………………. 3
Глава 1. Понятие бионики……………………………………………………………….... 4
-
История появления бионики…………………………………………………………. 5
-
История развития бионики…………………………………………………………… 6
-
Современные открытия ………………………………………………………………. 8
Глава 2. Основные направления бионики………………………………………………... 10
Глава 3. Примеры бионического проектирования машиностроительных изделий…… 11
Выводы……………………………………………………………………………………... 13
Список литературы………………………………………………………………………… 14
Приложение………………………………………………………………………………… 15
Введение
Бионика ‒ бесспорно наиболее актуальная и интересная отрасль сегодняшней науки. Она сочетает в себе высокую степень междисциплинарности задач, что обусловлено природными эталонами того, что человек хотел бы воссоздать. Как правило, при рассмотрении областей применения в бионике помимо основного целевого (эксплуатационного) назначения получаемые объекты классифицируют по признакам-действиям, которыми может быть достигнута поставленная цель.
К наиболее интересным технологическим решениям смело могут быть отнесены те решения, которые легки в восприятии и понятны. Прежде чем создать объект с подобным свойством, требуется рассмотреть совокупность условий его эксплуатации, добавить желаемые характеристики.
Именно так поступает природа, заполняя объектами живой и неживой природы наш мир. Человек наблюдает и пытается воссоздать объекты, созданные природой, с целью понимания их работы и возможностью управления ими. Так возникает новый подход в проектировании изделий, результат геометрии которого отличается от строгих прямых линий, имеет кривизну с переменным радиусом, уникальную градиентную внутреннюю структуру материала. Именно эти особенности легли в основу нового бионического, или биоподобного вида проектирования деталей машин и машиностроительных конструкций в XXI веке.
Актуальность темы обусловлена прогрессирующим развитием использования бионических форм в машиностроении, которые разрабатывает человек в производственных целях.
Цель проекта: Расширить представление о внедрении бионических методов в создании актуальных проектов производственных машин, которые используются в современной промышленности.
Гипотеза: современная наука бионика активно использует особенности представителей животного мира для создания бионических форм, которые имеют большое значение в жизни человеческого общества
Предмет: Бионика
Задачи проекта:
-
Доказать, что бионика является популярной и передовой наукой. -
Раскрыть понятие бионики. -
Рассказать о видах бионики и охарактеризовать каждую из них.
Глава 1. Понятие бионики
Бионика (от греч. biфn - элемент жизни, буквально - живущий) - прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.
В англоязычной и переводной литературе чаще употребляется термин биомиметика (от лат. bios - жизнь, и mimesis - подражание) в значении - подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные элементы устройства заимствуются из живой природы. Одним из удачных примеров биомиметики является широко распространенная «липучка», прототипом которой стали плоды растения репейник, цеплявшиеся за шерсть собаки швейцарского инженера Жоржа де Местраля.
Бионика - это наука, изучающая принципы организации и функционирования биологических систем на молекулярном, клеточном и популяционном уровнях.
Бионика - наука междисциплинарная, "наука-перекресток", в ней отражаются особенности научно-технической революции в форме интеграции различных по своему назначению и методам наук.
Бионика синтезирует знания в биологии и кибернетике, физике и радиотехнике, математике и электронике, ботанике и архитектуре, биохимии и механике, психологии и биофизике и т.д.
Бионика соединяет разнородные знания в соответствии с законами единства живой природы.
1.1. История появления бионики
Бионика как самостоятельная наука относительно молода. Она зародилась в 1960 г. на международном симпозиуме в Дейтоне (США) на тему "Живые прототипы искусственных систем - ключ к новой технике", а первые работы, но бионике начали появляться в США и СССР в начале семидесятых годов.
Впервые "бионикой" стали заниматься в эпоху бурного расцвета Возрождения после средневекового застоя, когда такие гениальные умы, как Леонардо да Винчи, выявили аналогию между творением человека и природы и показали, что имитация или использование моделей природы может дать технические преимущества. Как хорошо известно, полет птиц или плавание рыб навели великого художника и изобретателя эпохи Возрождения на мысль о моделях первых планеров, парашютов, подводных лодок.
Важным моментом в истории бионики было развитие механики, основы которой заложил английский физик Исаак Ньютон (1642 - 1727) в работе "Математические начала натуральной философии". Его механика была дополнена законом Гука (Роберт Гук, 1635-1703), ставшим основой техники, фундаментом рационального проектирования машин и механизмов.
Первым практическим аспектом бионики стало изготовление автоматических механизмов, имитировавших живые существа: людей, животных и растения. В этом направлении успешно работали Вокансон, Пьер Жаке-Дроз, Мелтцел. и многие другие. Они изобрели механические конструкции со сложной, но ограниченной программой действия: фигурки играющего флейтиста, шахматиста, передвигающего фигуры, танцующей балерины, пишущего мальчика, пастуха, погоняющего овец, плавающей утки, курицы, клюющей зерна, цветка, раскрывающего лепестки при звоне колокольчика и т. д. В XVIII и даже в первой половине XIX века существовала настоящая мода на антропоморфные, зооморфные или фитоморфные механизмы. Не было дома, который не имел бы музыкальных "ящиков", часов с кукушкой, механических кукол или животных. Музеи древностей полны таких доказательств технической изобретательности.
Шаг вперед в бионике был сделан одновременно с прогрессом автоматики, позволившим сделать переход от подражательных, чисто декоративных механизмов к подсказанным природой механизмам, которые могут эффективно работать в промышленности. Они переносили модели из природной среды в область техники на основе аналогий.
Правда, об автоматических механизмах упоминалось и в древности. Так, Герон Александрийский сконструировал автоматы с постоянной программой, такие, например, как система автоматического открывания дверей храма, когда зажигался огонь на медном алтаре, или аппарат, отпускавший автоматически воду при опускании в него монеты. Но настоящая революция автоматики, несмотря на существование автоматических счетных машин Паскаля, Беббиджа Холбрита, Зусе или Шиккарда, происходит после зарождения кибернетики. Первый электронный функциональный калькулятор "Марк I" Говарда Эйкена в 1944 году имел чрезвычайно малую скорость (0,3 секунды на одну операцию сложения, 5,5 секунды на одну операцию умножения) по сравнению с машинами 1980 года (250 млн. операций в секунду).
1.2. История развития бионики
Ещё крупнейший греческий философ материалист Демокрит (около 460-370гг.до н.э.) писал:
«От животных мы путем подражания научились важнейшим делам. Мы ученики паука в ткацком и портняжных ремеслах, ученики ласточки в построении жилищ ...»
Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.
В 1960 году в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки и название, предложенное американским инженером Джеком Стилом:
Биология + электроника = Бионика
Основу бионики составляют исследования по моделированию различных биологических организмов. Поэтому ученые-бионики избрали своей эмблемой символ: скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла. Этот союз биолога, техника и математика позволяет надеяться, что наука бионика проникает туда, куда не проникал еще никто, и увидеть то, что не видел еще никто.
После того как бионика получила официальное признание как самостоятельная область знаний, ее позиции существенно укрепились, а область исследований расширилась. Потребителями и партнерами бионики становятся самолето- и кораблестроение, космонавтика, машиностроение, радиоэлектроника, навигационное приборостроение, инструментальная метеорология, архитектура и т.д.
Новый всплеск развитие этой науки можно объяснить следующими факторами:
- во-первых, уровень развития современных технологий позволяет реализовать принципы, о реализации которых мы могли только мечтать;
- во-вторых, дефицит сырья (энергетически кризис) заставляет обращаться к более эффективным и энергосберегающим технологиям.