Laboratorium Mechanicum: de pioniers
Robert Henry Smith
In vrijwel elke machine kun je een aantal basismechanismen onderscheiden. Elk heeft in het geheel van de machine zijn eigen functie; door ingenieuze combinatie van dergelijke eenheden kan de machine doen wat we van haar verlangen.
De studie van mechanismen
Het bouwwerk der kinematica, zo kort na 1875, zag er al behoorlijk indrukwekkend uit. Maar dat was toch niet helemaal het geval. Er zat namelijk, OOK in het werk van Franz Reuleaux, een belangrijke omissie. Of nee. eigenlijk zaten er twee grote gaten in. Ondanks de hooggespannen verwachtingen was het nog steeds niet goed mogelijk om "het perfecte mechanisme voor een gegeven toepassing" vanuit "een" theorie te synthetiseren. Dat zou ook nog heel wat tijd vergen.
Het tweede probleem was geniepiger. Je herinnert je, dat in de hele ontwikkelingsgang van de kinetica steeds de rigide formule: "alleen de beweging in positie en stand; niet de krachten, snelheden en versnellingen" werd aangehouden. En dat wrong. Elders in de machinebouw werd op steeds meer terreinen duidelijk dat dynamische verschijnselen weliswaar moeilijker te modelleren zijn - maar NIET a priori mogen worden verwaarloosd of genegeerd. En het levenstempo was al jaren alleen maar aan het versnellen!
Merkwaardig genoeg was er opvallend weinig animo om dat tweede probleem grondig aan te pakken. Was dit omdat de theorie zo sluitend (niet dus!) en elegant was? Durfde men het tekortschieten niet te erkennen?
Een enkeling was zich wel bewust van de dreigende schaduw. Hij zocht en vond een methode om, op grafische wijze, dus door tekenkundig construeren, WEL snelheden en versnellingen te bepalen. De interpretatie van de resultaten bleek bepaald niet eenvoudig. Er was immers geen enkele ervaring voorhanden op dit nieuwe gebied.
Deze eenling was Robert Henry Smith, professor werktuigbouwkunde bij Mason College (nu Birmingham University). Hij presenteerde zijn methode en zijn resulaten in een paper "A New Graphic Analysis of the Kinematics of Mechanisms," in de "Transactions of the Royal Society of Edinburgh" in 1885. Enkele jaren later publiceerde hij de methode in zij boek "Graphics or the Art of Calculating by Drawing Lines". Beide vonden geen gehoor onder de collega's.
Je ziet in deze tekening het eigenlijke mechanisme, een Type 2, aangegeven met P1 - A - B - P2. De stang AB is het te onderzoeken element. Voor de kruk P1A zijn 5 standen getekend (A1 t/m A5). Idem de bijbehorende standen van P2B (B1 t/m B5). In het snelheden-diagram zijn voor deze vijf standen steeds de op dat moment geldende snelheden van de punten A en B als vectoren pa en pb geconstrueerd. Je ziet dat de kruk P1A met constante hoeksnelheid roteert, de vectoren pa,1 t/m pa,5 zijn even lang. Uit het snelheden-diagram wordt vervolgens het versnellingen-diagram geconstrueerd. De versnellingen in de vijf gekozen standen standen zijn (voor A) α1 t/m α5 en (voor B) β1 t/m β5.