कीनेमेटिक संश्लेषण

From Vigyanwiki

यांत्रिक अभियांत्रिकी में, कीनेमेटिक संश्लेषण को प्रक्रिया संश्लेषण के रूप में भी जाना जाता है और इस प्रकार तंत्र (अभियांत्रिकी ) के बनावट और कंफिग्रेशन को निर्धारित करता है, जो वांछित प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए यांत्रिक प्रणाली या मशीन के माध्यम से शक्ति के प्रवाह का निर्माण करता है ।[1] संश्लेषण शब्द का अर्थ भागों को जोड़कर एक संपूर्ण बनाता है।[2] हार्टेनबर्ग और डेनाविट कीनेमेटिक संश्लेषण को 3 रूप में वर्णन करते हैं[3]

यह किनेमेटिक रूप से कुछ नया बनाने के लिए डिज़ाइन है, यह गति सिद्धांत का हार्डवेयर में रूपांतरण है

सबसे पहले मशीनों को हुमन और एनिमल प्रयास को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया था, बाद में गियर ट्रेनों और लिंकेज प्रणाली ने चक्की और पंपों को घुमाने के लिए हवा और बहते पानी पर अधिकृत कर लिया था । अब मशीनें सभी प्रकार की वस्तुओं के निर्माण परिवहन और प्रक्रिया के लिए रासायनिक और विद्युत शक्ति का उपयोग करती हैं और कीनेमेटिक संश्लेषण इन मशीनों के उन तत्वों को डिजाइन करने के लिए प्राद्योगिकी का संग्रह है, जो किसी दिए गए इनपुट के लिए आवश्यक आउटपुट बल और गति प्राप्त करते हैं।

कीनेमेटिक संश्लेषण के अनुप्रयोगों में निर्धारण के रूप में सम्मलित होता है

  • निर्दिष्ट कार्य को प्राप्त करने के लिए लिंकेज (यांत्रिक) की सांस्थितिकी और आयामी रूप में होते है;[4]
  • भागों को स्थानांतरित करने और निर्दिष्ट कार्यक्षेत्र में बल लगाने के लिए रोबोट के लिंकेज बनावट का उपयोग होता है;[5]
  • रोबोटिक प्रणाली के लिए अंत प्रेरक या ग्रिपर्स का यांत्रिक कंफिग्रेशन होता है;[6]
  • निश्चित इनपुट संचलन के साथ समन्वित वांछित आउटपुट संचलन को प्राप्त करने के लिए कैम और अनुगामी बनावट के रूप में होते है,[7]
  • गियर टीथ का आकार इनपुट और आउटपुट संचलन के वांछित समन्वय को सुनिश्चित करने के लिए होती है ;[8]
  • वांछित विद्युत संचरण करने के लिए गियर ट्रेन, बेल्ट ड्राइव और केबल या रस्सी ड्राइव की प्रणाली का कंफिग्रेशन होता है;
  • पुर्जे के निर्माण और घटक असेंबली में सटीकता प्रदान करने के लिए गतिज युग्मन प्रणालियों का आकार और स्वरूप उपयोग किया जाता है[9]

एक यांत्रिक प्रणाली के लिए किनेमेटिक संश्लेषण को तीन सामान्य चरणों में वर्णित किया गया है, जिस प्रकार संश्लेषण संख्या को संश्लेषण और आयामी संश्लेषण के रूप में जाना जाता है।[3] यह संश्लेषण यांत्रिक प्रणाली की सामान्य विशेषताओं से मैटिंग खाता है और इस प्रकार आवश्यक कार्य में उपयोग के लिए कैम अनुगामी तंत्र लिंकेज गियर ट्रेन की स्थिरता या रोबोटिक प्रणाली जैसे उपकरणों की सारणी से चयन करता है। संख्या संश्लेषण विभिन्न विधियो पर विचार करते है कि विशेष उपकरण का निर्माण किया जा सकता है, सामान्यतः भागों की संख्या और विशेषताओं पर ध्यान केंद्रित किया जाता है। अंत में आयामी संश्लेषण उपकरण बनाने वाले घटकों की ज्यामिति और असेंबली को निर्धारित करता है।

लिंकेज संश्लेषण

लिंकेज लिंक और जोड़ों की असेम्बली होती है , जिसे आवश्यक बल और गति प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। लिंकेज की संख्या संश्लेषण जो लिंक की संख्या और जोड़ों के कंफिग्रेशन को मानता है, उसे अधिकांशतः प्ररूप संश्लेषण कहा जाता है, क्योंकि यह लिंकेज के प्रकार की पहचान करता है।[10] सामान्यतया संयुक्त प्रकारों की बार्स की संख्या तथा लिंक तथा जोड़ों की संरचना का निर्धारण विमीय संश्लेषण प्रारंभ करने से पूर्व किया जाता है।[11] चूंकि, डिज़ाइन रणनीतियाँ विकसित की गई हैं जो प्रकार और आयामी संश्लेषण को जोड़ती हैं।[12]

लिंकेज का विमितीय संश्लेषण बेस रेफरेंस फ्रेम के सापेक्ष आउटपुट लिंक के गति के रूप में परिभाषित कार्य से प्रारंभ होता है। इस कार्य में गतिमान बिंदु का प्रक्षेप पथ या गतिमान पिंड का प्रक्षेप पथ के रूप में सम्मलित होता है। गतिविज्ञान समीकरणों अथवा क्रियाविधि के लूप समीकरणों को गतिमान बिंदु या पिंड की सभी अपेक्षित स्थितियों में संतुष्ट होना चाहिए। परिणाम समीकरणों की एक प्रणाली है जिसका हल लिंकेज के आयामों की गणना करने के लिए किया जाता है।[4]

आयामी संश्लेषण के लिए तीन सामान्य कार्य हैं, i) पथ निर्माण, जिसमें आउटपुट लिंक में एक बिंदु के प्रक्षेपपथ की आवश्यकता होती है, ii) गति निर्माण जिसमें आउटपुट लिंक के प्रक्षेपपथ की आवश्यकता होती है और iii) कार्य निर्माण में जिसमें इनपुट लिंक के सापेक्ष आउटपुट लिंक का संचलन आवश्यक है।[3] बेस फ्रेम के सापेक्ष आउटपुट लिंक के सापेक्ष आउटपुट लिंक के संचलन पर विचार करके गति निर्माण के लिए फलन जेनरेशन के समीकरण प्राप्त किए जा सकते हैं।

आयामी संश्लेषण के लिए प्रक्षेपपथ और गति की आवश्यकताओं को तात्कालिक स्थिति या परिमित स्थिति के सेट के रूप में परिभाषित किया गया है। तात्कालिक स्थिति एक बिंदु या पिंड के प्रक्षेपपथ के विभेदक गुणों पर आवश्यकताओं का वर्णन करने की सुविधाजनक विधि है, जो वेग, त्वरण और त्वरण के परिवर्तन की दर के ज्यामितीय संस्करण के रूप में हैं। गणितीय परिणाम जो तात्कालिक स्थिति संश्लेषण का समर्थन करते हैं, वक्रता सिद्धांत कहलाते हैं।[13]

परिमित-स्थिति संश्लेषण का कार्य किसी आधार फ्रेम के सापेक्ष या इनपुट लिंक के सापेक्ष गतिशील पिंड की स्थितियों के समूह के रूप में परिभाषित किया गया है, एक क्रैंक जो चलती धुरी को आधार धुरी से जोड़ता है, धुरी के केंद्र को वृत्त का अनुसरण करने के लिए रोकता है और इससे उत्पन्न बाधा समीकरण जिसे एल. बर्मेस्टर द्वारा विकसित प्रोद्योगिकीय द्वारा आलेखीय हल किया जा सकता है और इसे बर्मेस्टर सिद्धांत कहा जाता हैं।

कैम और अनुगामी डिजाइन

एक कैम और कैम अनुगामी तंत्र सीधे संपर्क द्वारा अनुगामी के संचलन को निर्देशित करने के लिए कैमरे के बनावट का उपयोग करता है। कैम और अनुगामी तंत्र के किनेमेटिक संश्लेषण में कैमरे की बनावट को खोजने में सम्मलित होता है जो आवश्यक संचलन के माध्यम से विशेष अनुगामी को निर्देशित करता है।[14]

एक चाकू की धार, एक रोलर और एक सपाट-चेहरे वाले अनुगामी के साथ कैम के उदाहरण के रूप में होते है

प्लेट कैम हिन्ज जॉइंट द्वारा बेस फ्रेम से जुड़ा होता है और कैम का आकार सतह बनाता है जो अनुगामी पर धकेलता है। अनुगामी का बेस फ्रेम से कनेक्शन या तो रोटेटिंग और ट्रांसलेटिंग अनुगामी बनाने के लिए हिन्ज या स्लाइडिंग ज्वाइंट के रूप में हो सकता है। कैमरे से संपर्क करने वाले अनुगामी का भाग किसी भी बनावट का हो सकता है, जैसे चाकू की धार, रोलर या फ्लैट-फेस संपर्क कैमरा अनुगामी चेहरे के साथ अपने संपर्क को घुमाता है, इसके आउटपुट रोटेशन या स्लाइडिंग मूवमेंट को ड्राइव करते है।

एक कैम और अनुगामी तंत्र के लिए कार्य विस्थापन आरेख द्वारा प्रदान किया जाता है, जो कैम के घूर्णन के कार्य के रूप में अनुगामी के रोटेशन कोण या स्लाइडिंग दूरी को परिभाषित करता है। एक बार अनुगामी के संपर्क आकृति और उसकी गति परिभाषित हो जाने के बाद, कैम को ग्राफिकल या संख्यात्मक प्राद्योगिकी का उपयोग करके बनाया जा सकता है।[14]

गियर टीथ और गियर ट्रेन डिजाइन

मैटिंग गियर के जोड़े को कैम और अनुयायी के रूप में देखा जा सकता है जो इनपुट शाफ़्ट के रोटरी मूवमेंट को आउटपुट शाफ्ट के रोटरी मूवमेंट को चलाने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। यह कैम और अनुयायियों की एक श्रृंखला प्रदान करके या मैटिंग गियर बनाने वाले दो वृत्तों की परिधि के चारों ओर वितरित गियर टीथ द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो मैटिंग गियर बनाने वाले दो वृत्तों की परिधि के आसपास वितरित किया जाता है। इस रोटरी संचलन के प्रारंभिक कार्यान्वयन में संचलन के सुचारू संचरण की चिंता किए बिना बेलनाकार और आयताकार टीथ का उपयोग किया गया था, जबकि एक तरफ टीथ लगे हुए थे और इस प्रकार वे विंडमिल के मुख्य ड्राइव गियर्स के फोटो नीदरलैंड में बदलते थे।

ज्यामितीय आवश्यकता जो गियर टीथ से संपर्क करने की सुगम गति सुनिश्चित करती है और यह गियरिंग के मौलिक नियम के रूप में जानी जाती है। इस नियम में कहा गया है कि भिन्न-भिन्न केंद्रों के चारों ओर घूमने वाले और उनके प्रोफाइल के साथ संपर्क में रहने वाले दो निकायों के लिए दोनों के सापेक्ष कोणीय वेग तब तक स्थिर रहते है जब तक कि उनके दो प्रोफाइलों के संपर्क बिंदु के लंबवत रेखा प्रोफ़ाइल सामान्य से होकर गुजरती है और इस प्रकार पूरे संचलन के समय उनके केंद्रों के बीच की रेखा के साथ ही बिंदु टूथ प्रोफाइल की एक जोड़ी जो गियरिंग के मौलिक नियम को पूरा करती है, उन्हें एक दूसरे से संयुग्मित कहा जाता है। आज के अधिकांश गियर टीथ के लिए उपयोग किया जाने वाला सम्मलित गियर स्व-संयुग्मित रूप में है, जिसका अर्थ है कि यदि दो गियर के टीथ समान बनावट के हैं, तो वे आसानी से अपने मैटिंग गियर्स के व्यास को अलग रख सकते हैं।

संयुग्मित टूथ प्रोफाइल वाले गियर के सापेक्ष संचलन को प्रत्येक गियर के केंद्र से उस बिंदु तक की दूरी द्वारा परिभाषित किया जाता है जिस पर प्रोफ़ाइल सामान्य केंद्रों की रेखा को काटती है। इसे प्रत्येक गियर के लिए पिच वृत की त्रिज्या के रूप में जाना जाता है। संयुग्म गियर टीथ के साथ गियर ट्रेन के लिए गति अनुपात की गणना गियर ट्रेन बनाने वाले पिच सर्कल की त्रिज्या के अनुपात का उपयोग करके गणना के रूप में बन जाती है।

गियर ट्रेन डिजाइन अपने कंफिग्रेशन और उनके पिच वृत्तों के आकार को चुनने के लिए गियर की एक प्रणाली के वांछित गति अनुपात का उपयोग करता है। जब तक टीथ के आकार को इस प्रकार संयुग्मित नहीं किया जा सकता कि पिच वृत्तों में परिभ्रमण के कारण टीथ की सारी संख्या प्रदान करते है।

संदर्भ

  1. ↑ J. M. McCarthy and Leo Joskowitz, Ch. 9 Kinematic Synthesis, Formal Engineering Design Synthesis, (J. Cagan and E. Antonson, eds.), Cambridge Univ. Press 2002.
  2. ↑ Merriam-Webster dictionary, synthesis
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 Hartenberg, R.S. and J. Denavit (1964) Kinematic synthesis of linkages, New York: McGraw-Hill — Online link from Cornell University.
  4. ↑ 4.0 4.1 J. M. McCarthy and G. S. Soh, Geometric Design of Linkages, 2nd Edition, Springer 2010, dos 10.1007/978-1-4419-7892-9
  5. ↑ J. J. Craig, Introduction to Robotics: Mechanics and Control, 4th Edition, Pearson Publishing, 2018
  6. ↑ M. T. Mason and J. K. Salisbury, Robot Hands and the Mechanics of Manipulation, MIT Press, 1985
  7. ↑ M.A. González-Palacios and J. Angeles, Cam Synthesis, Springer Netherlands, 1993, 10.1007/978-94-011-1890-3
  8. ↑ D. Dooner, Kinematic Geometry of Gearing, Wiley Publishing, 2012, ISBN 978-1-119-95094-3
  9. ↑ A. Slocum, Kinematic Couplings: A Review of Design Principles and Applications International Journal of Machine Tools and Manufacture 50.4 (2010): 310-327.
  10. ↑ J. M. McCarthy, Type synthesis: Gruebler's equation, Assur groups, Baranov trusses, Graph theory, and Rigidity, MDA Press, 2017
  11. ↑ L. W. Tsai, Mechanism Design: Enumeration of Kinematic Structures According to Function, CRC Press, 2000
  12. ↑ X. Li, P. Zhao, Q. J. Ge, and A. Purwar, A Task Driven Approach to Simultaneous Type Synthesis and Dimensional Optimization of Planar Parallel Manipulator Using Algebraic Fitting of a Family of Quadrics, ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, Volume 6B: 37th Mechanisms and Robotics Conference Portland, Oregon, USA, August 4–7, 2013
  13. ↑ G. R. Veldkamp, Curvature Theory in Plane Kinematics Doctor of Philosophy, Delft University of Technology, 1963
  14. ↑ 14.0 14.1 J. J. Uicker, G. R. Pennock, and J. E. Shigley, Theory of Machines and Mechanisms, Fifth Ed., Oxford University Press, 2016.
Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=कीनेमेटिक_संश्लेषण&oldid=163516’