مقدمه‌ایی بر علم طراحی مکانیزم

چرا یادگیری علم طراحی مکانیزم‌ها مهم است؟

امروزه شاخه‌های علم بسیار در هم تنیده شده‌اند و بسیاری از دستگاه‌هایی که امروزه می‌بینیم الهام گرفته شده از‌ ایده‌های قدیمی و باستانی هستند.

برخی با استناد به تفاوت‌های ظاهری مکانیزم‌های نوین با مکانیزم‌های باستان اعلام می‌دارند که بررسی و یادگیری علم بکار رفته در این مکانیزم‌ها بدون اهمیت است. اما باید توجه داشت که این تفاوت ظاهری نباید فرد را از اصل موضوع که حل مسئله با داشتن تفکر خلاقانه است دور کند. در ادامه علل تفاوت‌های ظاهری مکانیزم‌های جدید و قدیم بررسی شده است.

۱- در گذشته مواد اولیه رایج در ساخت ماشین‌ها موادی مانند: آهن، مس، برنج و آلومینیم بود اما دو عامل مهم کارایی بهتر و صرفه‌جویی‌های اقتصادی، تغییراتی را به وجود آورده است. به علاوه‌ ایده‌های جدید مواد جدیدی را نیز طلب می‌نمود. پلاستیک‌ها و کامپوزیت‌ها امروزه مواد اولیه قدیمی را کنار زده‌اند. مواد غیر معمول دیگری نیز نظیر سیلیکون، تیتانیم و حتی آلیاژ‌های ابر‌رسانا هر روز دارای اهمیت بیشتری می‌شوند.

۲- کمبود فضا، مقیاس و اندازه بسیاری از محصولات را تغییر داده است. طرح‌های هواپیما‌های با قابلیت حمل ۵۰۰ مسافر انجام شده است، کشتی‌های با قابلیت حمل ۱۰۰ هزار تن کالا و ۵۰۰۰ مسافر در حال بررسی است. در مقابل اندازه بعضی مکانیزم‌ها تا حدود میکروسکوپی آب رفته است. عملگر‌ها و حس‌کننده‌های مینیاتوری که اندازه آن‌ها کوچکتر از انتهای یک سوزن ته گرد است هم اکنون ساخته می‌شوند. 

علم طراحی مکانیزم به کدام سمت می‌رود؟

علم طراحی مکانیزم، علمی است که زایده‌ی آزمون و خطا می‌باشد. شاید باور نکنید که برخی از مکانیزم‌هایی که ما امروزه استفاده می‌کنیم ریشه‌ایی ما قبل از میلاد مسیح داشته باشند و تنها چیزی که در آن‌ها فرق کرده است کاربرد آن مکانیزم است. مکانیزم‌های طراحی شده کم کم و به مرور بهبود می‌یابند و توسعه پیدا می‌کنند ولی هرگز احتمال ندارد که طرح‌های کشیده شده روی کاغذ برای همیشه ناپدید شوند.

استفاده از علم طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)، باعث انقلاب عظیمی در کار نقشه کشی شده‌ است و میز‌های نقشه کشی را به فراموشی سپرده‌ شده است و مهندسان با استفاده از کامپیوتر، نقشه‌ها را مدل‌سازی می‌کنند و برای ساخت آن‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کنند. 

کامپیوتر تحول بزرگی در محاسبات ریاضی، تحلیل تنش و انتقال حرارت و شبیه‌سازی ایجاد کرده است. این وسیله همچنین امکانات ساخت سریع نمونه‌ها و تولید ماشین‌ها و حس‌کننده‌های بسیار کوچک را فراهم آورده است. در حالی که کامپیوتر هر چه بیشتر به باز کردن جای خود در به عهده گرفتن وظیفه ماشین‌ها و مکانیزم‌های قدیمی در هواپیما‌ها، کشتی‌ها، اتومبیل‌ها و کارخانجات و حتی در منزل ادامه می‌دهد ولی مکانیزم‌های اساسی مکانیکی هرگز کنار گذاشته نخواهد شد.

کار دیروز مسیر امروز را روشن می‌کند

بیشتر از ۵۰۰ سال پیش لئوناردو داوینچی طرح‌های مهندسی تهیه نمود که برای سالیان متمادی هم به عنوان هنر و هم تکنولوژی مطرح بوده‌اند. این طرح‌ها یاد‌آور این نکته هستند که همه‌ ایده‌هایی که چنین نوابغ آینده نگری در ذهن دارند یا مطرح کرده‌اند در زمان حیات آن‌ها به واقعیت نخواهد پیوست. صد‌ها سال از آن تاریخ گذشته است و فرآیند‌ها و مواد جدیدی به وجود آمده طرح‌های درخشان داوینچی به طور عملی واقعیت یافتند.

امروزه ما کارهای لئوناردو داوینچی را در باز کردن نگرشمان به دنیای مهندسی می‌ستانیم و او را‌ ایده پرداز بسیاری از اخترعات امروز می‌دانیم، لئوناردو داوینچی اولین کسی بود که بیان ساخت بلبرینگ با ساچمه را مطرح کرد برای اطلاعات بیشتر مقاله تاریخچه پیدایش بلبرینگ مطالعه شود. آنچه که مسلم است علم طراحی مکانیزم پیش می‌رود و به مرور توسط مهندسان خلاق اصلاح می‌شود تا دستگاهی با کارایی بهتر را تولید شود.