Los seres humanos crearon herramientas de producción en la práctica del trabajo, y algunas de las primeras herramientas simples inventadas más tarde evolucionaron en máquinas simples, incluidas las claves, las inclinaciones, las espirales, las palancas y las poleas. Las máquinas simples y sus principios mecánicos se discutieron en el Libro de Mo-Jing (El Libro de Mo-Jing) escrito en el Período de los Estados Combatientes de China y en las obras de Arquímedes en la antigua Grecia.
Al principio, la gente aplica maquinaria simple principalmente con el propósito de obtener beneficios mecánicos, es decir, una pequeña fuerza para obtener una gran fuerza, o conocido como aumento de la fuerza. Si la fuerza motriz aplicada a la máquina es la fuerza de entrada, y la fuerza obtenida de la máquina es la fuerza de salida, el beneficio mecánico se define como la relación de la fuerza de salida a la fuerza de entrada. Además de poder cambiar la magnitud de la fuerza, a veces se utilizan máquinas simples para cambiar la dirección de la fuerza o la posición del punto de acción. Además, a veces se usan máquinas simples para aumentar el desplazamiento. Por ejemplo, un puntero para un medidor, pinzas, etc., en cuyo caso la fuerza de entrada es mayor que la fuerza de salida.
Máquinas simples para trabajar en un estado de movimiento estático o de baja velocidad, analiza su principio de trabajo, puede la aplicación de las condiciones de equilibrio de fuerza y momento para la relación entre la fuerza de entrada y la fuerza de salida, estas máquinas simples están contenidas en la fórmula de los parámetros geométricos, como el ángulo de cuña de división, ángulo de pendiente y ángulo de rosca de tornillo, punto de apoyo de la palanca para forzar la distancia del punto y el radio del rodillo, Si los parámetros geométricos de una máquina simple se cambian de acuerdo con esta relación, la fuerza de entrada pequeña (o grande) se puede equilibrar con la fuerza de salida grande (o pequeña).
Principio de trabajo mecánico Cuando una máquina simple funciona, su movimiento se puede dividir en traslación y rotación. Para estas dos formas diferentes de movimiento, se pueden utilizar diferentes métodos para calcular el trabajo realizado por una fuerza. Se calcula el producto de la magnitud de la fuerza y la distancia que se mueve el punto de acción a lo largo de la dirección de la línea de fuerza. El producto de la magnitud del par y el ángulo de rotación alrededor del eje del par se utiliza para calcular la rotación. En general, el trabajo positivo realizado por la fuerza de entrada se denomina trabajo de entrada. El trabajo negativo realizado por la fuerza de salida se denomina trabajo de salida. Cuando una máquina simple está en equilibrio, la suma algebraica del trabajo de entrada y el trabajo de salida es cero, o el trabajo de entrada y el trabajo de salida son iguales en magnitud. Esto se llama el principio de trabajo mecánico. Esto demuestra que aunque las máquinas simples pueden ahorrar esfuerzo, no pueden ahorrar trabajo. La fuerza de entrada es pequeña, pero la distancia de movimiento del punto de acción es grande. La fuerza de salida es grande, pero la distancia de movimiento del punto de acción es pequeña. La llamada "ley de oro " de la mecánica:" Ganar por la fuerza, perder por la velocidad. Ya en el siglo XVI, cuando Galileo estudió el equilibrio de objetos pesados en planos inclinados, descubrió que éste era el principio del trabajo mecánico que se había derivado de la práctica.
El trabajo consumido por la fricción (véase fricción) debe tenerse en cuenta cuando se estudian máquinas simples como las pendientes y las espirals. El principio del trabajo mecánico se expresa entonces como la suma algebraica del trabajo consumido por el trabajo de entrada, el trabajo de salida y la fricción es cero. El valor del trabajo de salida es menor que el valor del trabajo de entrada. La relación entre el trabajo de salida y el trabajo de entrada se denomina eficiencia mecánica. Con fricción, la eficiencia mecánica es siempre inferior a 1.
Aunque la maquinaria simple es muy antigua, pero todavía se usa ampliamente en una variedad de maquinaria e instrumentos modernos. Las máquinas simples de varias formas o evoluciones se pueden encontrar en muchas máquinas. Uno de los ejemplos típicos es el dispositivo de carga en espiral en la máquina de prueba de resistencia del material, el dispositivo de sujeción de cuña, el dispositivo de grabación compuesto por palanca y polea, etc. Los manillares en las máquinas herramientas de corte de metal se desarrollan principalmente a partir de palancas, los dispositivos de sujeción se desarrollan principalmente a partir de claves y planos inclinados, y los tornillos de plomo son la aplicación directa de las hélices. Los biseles y las espirales se usan más comúnmente en dispositivos y equipos de transporte y elevación de materiales. Estos ejemplos muestran que la maquinaria simple es uno de los cimientos de la maquinaria moderna.
Aunque la maquinaria simple es muy antigua, todavía se usa ampliamente en una variedad de maquinaria e instrumentos modernos. Las máquinas simples de varias formas o evoluciones se pueden encontrar en muchas máquinas. Uno de los ejemplos típicos es el dispositivo de carga en espiral en la máquina de prueba de resistencia del material, el dispositivo de sujeción de cuña, el dispositivo de grabación compuesto por palanca y polea, etc. Los manillares en las máquinas herramientas de corte de metal se desarrollan principalmente a partir de palancas, los dispositivos de sujeción se desarrollan principalmente a partir de claves y planos inclinados, y los tornillos de plomo son la aplicación directa de las hélices. Los biseles y las espirales se usan más comúnmente en dispositivos y equipos de transporte y elevación de materiales. Estos ejemplos muestran que la maquinaria simple es uno de los cimientos de la maquinaria moderna.
