Дуже часто минуле століття називають століттям атома, космосу, електроніки, автоматики чи комп’ютеризації, але при цьому інколи забувають, що основою прогресу була і залишається машина. Якими б досконалими не були засоби автоматики, але якщо машина (виконавчий орган) спроектована не кваліфіковано, то ефект від автоматики буде нікчемним.
Для прикладу візьмемо магнітофон. Якщо стрічково-протяжний механізм не забезпечує рівномірної швидкості руху стрічки, то, незважаючи на добротну електронну частину магнітофона, звучання останнього буде неякісним. Або взяти такий анахронічний транспортний засіб, як класичний віз і встановити на ньому «бортовий» комп’ютер, то ні швидкість, ні продуктивність воза від цього не зростуть. Засоби автоматики лише дозволяють максимально повно використати закладені в машині характеристики. Ось чому перед людством завжди стояли і стоятимуть суперечливі завдання зі створення міцних, надійних, високопродуктивних, але разом з тим легких і дешевих машин, які мали б мінімальні масогабаритні параметри й енергозатрати. Для створення таких машин необхідно володіти знаннями цілої низки дисциплін. Аби прослідкувати роль останніх у створенні нових машин, наведемо класичну схему за якою відбувається створення нової техніки:
вибір схеми машини;
визначення її кінематичних і динамічних параметрів;
вибір матеріалів, визначення форми і розмірів окремих деталей і машини в цілому;
вибір методів і засобів для виготовлення деталей машин і складання останніх в єдине ціле.
Очевидно, що вибір схеми й адекватне визначення її кінематичних і динамічних параметрів є визначальним у створенні машини і слугує тією основою, на базі якої відбувається подальший конкретний розрахунок окремих деталей машин з визначенням методів і засобів виготовлення.
Якщо на третьому етапі проектування необхідно володіти знаннями з опору матеріалів і деталей машин, а на четвертому – знаннями з технології машинобудування, то на перших двох потрібно мати знання з теорії механізмів і машин. Ось чому теорія механізмів і машин (ТММ) є науковою основою для створення нових високоефективних, надійних машин, приладів і технологічних ліній, є наукою про загальні методи дослідження й проектування механізмів і машин. ТММ як наука не виникла на порожньому місці. Цьому передувала клопітка робота багатьох визначних людей світу. Ще Аристотель у своїй праці «Механічні проблеми» (384 – 322 до н.е.) описав важіль, криничний журавель, кривошип, колесо, поліспаст, гончарний верстат, центрифуги, зубчасті колеса, ваги. Визначний давньогрецький математик і механік Архімед (297 - 212 до н.е.) не тільки пропонував конструкції різноманітних машин і споруд, але й пояснив принцип роботи таких механізмів, як коловорот, важіль, поліспаст, клин; винайшов гвинт, на базі якого створив гвинтовий насос для підняття води. Чи не вперше в історії людства один з найвидатніших винахідників стародавнього світу грек Ктесібій (300 – 230 до н.е.) започаткував співпрацю з «військово-промисловим комплексом» своєї держави. Він створив аеротон – військову машину, в якій використав стиснуте повітря, пожежний насос. Його вміння використати енергію рухомої води і повітря показало, що поряд із застосуван ням мускульної сили можна використовувати й силу природи.
Новий розвиток механіки почався в епоху Відродження. У цей період зароджувались основи майбутньої дисципліни ТММ. Видатний діяч культури епохи Відродження і вчений Леонардо да Вінчі (1452 - 1519) розробив проекти конструкцій механізмів ткацьких верстатів, друкарських і деревообробних машин, розробив низку проектів вантажопідйомних і багатьох інших машин, вперше здійснив спробу визначити експериментально коефіцієнт тертя ковзання. Італійський лікар і математик Джероламо Кардано (1506 - 1576) описав зубчасті передачі, передачі гнучкою ниткою, годинникові пружини і балансир, сформулював правила побудови годинникових механізмів. Інший представник італійської наукової школи Галілео Галілей (1564 - 1642) заклав основи сучасної механіки, дав визначення кінематичним поняттям руху – швидкості і пришвидшенню, вивів закон вільного падіння і коливання маятника.
Англійський вчений Ісак Ньютон (1643 - 1717) сформулював закони механіки, встановив поняття маси і сили. Він фактично створив сучасну класичну механіку, на основі якої розвивається ТММ.
Розвиток продуктивних сил і засобів виробництва вимагали розв’язку цілої низки задач в області механіки. У найбільш розвинутих на той час країнах – таких, як Англія, Франція і Німеччина - швидкими темпами розвиваються теоретичні основи майбутньої науки ТММ. Особливо важко переоцінити вклад німецьких учених. Ф. Грасгоф (1826 - 1893) виводить аналітичні залежності існування кривошипа у плоских важільних механізмах. О. Мор (1835 - 1918) і Р. Мемке (1857 - 1927) розробляють метод планів швидкостей і пришвидшень. Л. Бурместер (1840 - 1927) розробляє теоретичні основи геометричного синтезу механізмів. Ф. Віттенбауер (1857 - 1922) пропонує основи графічної динаміки машин, а М. Грюблер (1851 - 1935) оприлюднює у 1883 р. структурну формулу побудови плоских механізмів, хоча вперше її вивів у 1869 р. видатний російський учений П.Л. Чебишев (1821 - 1894). Англійські математики Д. Сільвестр (1814 - 1897) і С. Робертс (1827 - 1913) розробляють теорію важільних механізмів для перетворення кривих (пантографів). Англійський учений Р. Вілліс (1800 - 1875) публікує класичну працю «Принципи механізмів», далі розвиває теорію зубчастих зачеплень, класифікацію механізмів.
Не можна не згадати і такі відомі постаті, як іспанський інженер Ф. Бетанкур (1758 - 1824), французькі вчені Г. Коріоліс (1792 - 1843) і Г. Монж (1746 - 1818), німецький машинознавець Ф. Рело (1829 - 1905), ідеї якого стали основою подальших досліджень німецьких учених.
Розвиток теорії механізмів і машин нерозривно пов’язаний з машинним способом виробництва. ТММ виникла в кінці ХVIII ст., коли перед інженерами постали нові проблеми з удосконалення і збільшення випуску продукції промисловості. Так, наприклад, значні втрати на тертя в громіздких передавальних механізмах стали причиною більш точнішого дослідження законів тертя. Ш. Кулон (1736 - 1806) на основі відомостей про тертя, особливо праць Г. Амонтона (1663 - 1705), пропонує формули для визначення сил тертя спокою і ковзання. Значна нерівномірність руху важільних механізмів спричинювала суттєві коливання виконавчого органу, що, у свою чергу, призводило до появи браку. У зв’язку з тим з’являються роботи з практичного використання маховика (Ф. Віттенбауер), що повністю розв’язує поставлену проблему. Збільшення швидкостей привело до створення теорії зубчастих зачеплень (Р. Вілліс). З середини ХІХ ст. до вирішення питань ТММ підключаються російські вчені, які певною мірою повинні були теоретично підтвердити високий технічний рівень винаходів своїх земляків-попередників. А це - І.І. Ползунов (1728 - 1766), який уперше розробив проект двоциліндрового парового двигуна; І.П. Кулібін (1735 - 1818), котрий створив знаменитий годинник у вигляді яйця, що був на той час надскладним механізмом автоматичної дії; бать ко та син Черепанови, що побудували перший у Росії паротяг і запустили першу в Росії залізницю на паровій тязі, та багато інших. Засновником російської школи ТММ є визначний математик і механік П.Л. Чебишев. Особливо значні роботи акад. П.Л. Чебишева в області побудови наближених напрямних, які на той час мали велике значення, оскільки виготовити напрямні значної довжини і відповідної точності було неможливо. Для вирішення різноманітних задач механіки П.Л.Чебишевим було розроблено спеціальний математичний апарат.
Визначний математик і механік М.В. Остроградський (1801 - 1861) є фундатором школи механіки машин й основоположником аналітичної механіки. Його учень І.О. Вишеградський (1831 - 1895) вважається основоположником теорії автоматичного регулювання. У теорію гідродинамічного тертя неоцінимий вклад вніс М.П. Петров (1836 - 1920). Професор М.Є. Жуковський, «батько російської авіації», став не лише основоположником сучасної аеродинаміки, але й розв’язав низку проблем в області динаміки машин (теорема про жорсткий важіль) і теорії регулювання ходу машин. Основоположником теорії просторових механізмів вважається М.І. Мерцалов (1866 - 1948), а запропонований ним метод розрахунку маховика і поданий у курсі «Динаміка механізмів» є першим систематизованим курсом у світовій літературі.
Корінні зміни в методи дослідження складних механізмів увів проф. Л.В. Ассур (1876 - 1920). Його класифікація плоских механізмів є найраціональнішою сьогодні і уможливлює вибір тих методів дослідження, що є оптимальними для даного механізму. За його методикою дослідження всього механізму зводиться до вивчення окремих структурних груп ланок, які отримали назву груп Ассура. Значний внесок у розвиток науки про механізми внесли радянські вчені. І коли у 1969 р. була організована Міжнародна федерація з теорії механізмів і машин, то першим її президентом було обрано акад. І.І. Артоболевського (1905 - 1977), що ще раз засвідчило, того що радянські вчені отримали світове визнання. Такі імена, як А.П. Бессонов, В.А. Зінов’єв (1899 - 1975), М.І. Левітський, С.О. Черкудінов, Г.Г. Баранов (1899 - 1968), С.М. Кожевніков (1906 - 1979), Л.П. Смірнов, В.А. Гавриленко, В.В. Добровольський, В.М. Кудрявцев, Й.І. Вульфсон, М.З. Коловський відомі своїми працями багатьом поколінням студентів механіків і технічної інтелігенції.
Суттєвий вклад у розвиток ТММ зробили й українські вчені. Згадаймо хоча б таких з них, як Я.Л. Геронімус (Харків), С.М. Кожевніков (Дніпропетровськ -Київ), К.В. Тір (Львів), В.Я. Белецький (Одеса). Особливо слід відзначити значний науковий внесок у ТММ, зокрема, у методику дослідження механізмів, який вніс професор Української академії друкарства К.В. Тір (1904 - 1985). Його аналітичні методи дослідження механізмів на базі методів теорії подібності і розмірностей (1961) актуальні і по сьогодні, а картою класифікації законів періодичного руху за піками швидкостей і пришвидшень
(1957) і нині користуються спеціалісти при виборі закону руху. Учні і послідовники К.В. Тіра, передусім професор О.М. Полюдов, є авторами низки праць зі зрівноваження кулачкових механізмів, синтезу поліноміальних і полідинамічних законів періодичного руху, синтезу важільних механізмів зі змінною довжиною кривошипа. Сьогодні на науковій і педагогічній ниві ТММ плідно працює випускник УПІ ім. Ів. Федорова професор Я.Т. Кіницький, за підручниками якого навчаються українські студенти-механіки.
