कीनेमेटिक मॉडल और शून्य कठोरता का प्रदर्शन अनुसंधान क्रॉस रीड लचीला हिंग_हिंग ज्ञान

लचीला तंत्र यांत्रिकी के क्षेत्र में एक ग्राउंडब्रेकिंग अवधारणा है, क्योंकि यह गति, बल या ऊर्जा को प्रसारित करने के लिए सामग्री के लोचदार विरूपण का उपयोग करता है। इस तंत्र ने विभिन्न उद्योगों में लोकप्रियता हासिल की है, जिसमें सटीक स्थिति, एमईएमएस प्रसंस्करण और एयरोस्पेस शामिल हैं, इसके कई फायदे जैसे कि शून्य घर्षण, सीमलेस ऑपरेशन, आसान रखरखाव, उच्च रिज़ॉल्यूशन और एकीकृत प्रसंस्करण क्षमताओं के कारण।

हालांकि, पारंपरिक कठोर तंत्र अभी भी लचीले तंत्र की कुछ सीमाओं के कारण बाजार पर हावी हैं। इन सीमाओं में से एक सकारात्मक कठोरता है जो तंत्र की कार्रवाई के दौरान कार्यात्मक दिशा में होती है। इस सकारात्मक कठोरता के लिए ड्राइवर पर एक बड़ी ड्राइविंग बल और सख्त आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है, जो अंततः ऊर्जा हस्तांतरण दक्षता को कम करता है। इन कमियों ने लचीले तंत्र के व्यापक अनुप्रयोग में बाधा उत्पन्न की है।

सकारात्मक कठोरता के प्रतिकूल प्रभावों को दूर करने के लिए, कई विद्वानों ने लचीले तंत्र में शून्य कठोरता की अवधारणा को पेश किया है। सकारात्मक कठोरता को ऑफसेट करने के लिए नकारात्मक कठोरता का उपयोग करके चतुराई से, शून्य कठोरता के साथ एक तंत्र प्राप्त किया जा सकता है। इस तरह की एक प्रणाली, जिसे एक लचीली स्थिर संतुलन तंत्र के रूप में भी जाना जाता है, गति की सीमा में किसी भी बिंदु पर एक स्थिर संतुलन राज्य प्राप्त कर सकता है। इस प्रकार का तंत्र कई फायदे प्रदान करता है, जिसमें उत्कृष्ट बल संचरण प्रदर्शन, छोटे ड्राइविंग बलों के साथ काम करने की क्षमता और उच्च ऊर्जा संचरण दक्षता शामिल हैं। नतीजतन, लचीले स्थिर संतुलन तंत्र के क्षेत्र में अनुसंधान ध्यान मुख्य रूप से लचीले माइक्रो-क्लैंप पर रहा है।

लचीले तंत्रों के विभिन्न घटकों में, लचीले टिका को उनकी असाधारण विशेषताओं के कारण महत्वपूर्ण ध्यान दिया गया है। सामान्यीकृत क्रॉस-रीड लचीले टिका की सापेक्ष यात्रा अपेक्षाकृत कम है, जिससे वे अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अत्यधिक मूल्यवान हैं। नतीजतन, इस डिजाइन के आधार पर शून्य-कठोरता लचीली काज जटिल लचीले स्थैतिक संतुलन तंत्र के निर्माण के लिए पसंदीदा विकल्प बन गया है, जिससे इसके शोध को अत्यधिक महत्वपूर्ण बना दिया गया है।

लचीले टिका में शून्य कठोरता विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए, घूर्णी नकारात्मक कठोरता के साथ मरोड़ सकारात्मक कठोरता को ऑफसेट करना आवश्यक है। इस संबंध में, एक घूर्णी नकारात्मक कठोरता मॉडल विकसित किया गया है। मॉडल में दो ओवरलैपिंग रीड्स, एक निश्चित और दूसरा मुफ्त से बना एक पत्ती वसंत का उपयोग करना शामिल है। जब ईख की लंबाई की तुलना में शुरुआती छोर की विरूपण अपेक्षाकृत छोटा होता है, तो वसंत अच्छी रैखिकता प्रदर्शित करता है और शून्य-लंबाई वाले वसंत के रूप में विश्लेषण किया जा सकता है।

घूर्णी नकारात्मक कठोरता मॉडल का विश्लेषण सिस्टम में एक विशिष्ट बिंदु पर दो स्प्रिंग्स द्वारा लगाए गए टॉर्क्स पर विचार करता है। त्रिकोणीय साइन कानून के आधार पर, टॉर्क को गणितीय रूप से व्यक्त किया जा सकता है। इन टोरों को मिलाकर, बिंदु पर लगाए गए कुल टोक़ को निर्धारित किया जा सकता है। इस विश्लेषण से पता चलता है कि जब रोटेशन का कोण 90 डिग्री से कम होता है, तो स्प्रिंग्स रोटेशन कोण के समान दिशा में एक टोक़ डालते हैं, जिससे घूर्णी नकारात्मक कठोरता पैदा होती है।

एक सटीक शून्य-कठोरता लचीली काज मॉडल स्थापित करने के लिए, सामान्यीकृत क्रॉस-रीड लचीले काज के यांत्रिक गुणों का विश्लेषण करना महत्वपूर्ण है। यह विश्लेषण विभिन्न कारकों पर विचार करता है जैसे कि रेडियल बल के प्रभाव और काज की मरोड़ पर शुद्ध टॉर्सनल लोड। इन कारकों को समझने से, टिका के आयाम रहित टॉर्सनल कठोरता की गणना की जा सकती है। शून्य-कठोरता लचीली काज के वैचारिक मॉडल को फिर घूर्णी नकारात्मक कठोरता मॉडल में घूमने वाली जोड़ी और बैलेंस स्प्रिंग्स को बदलकर प्राप्त किया जा सकता है। यह वैचारिक मॉडल सममित है, जो चलती मंच के वामावर्त रोटेशन के विश्लेषण के लिए अनुमति देता है।

सैद्धांतिक मॉडल की सटीकता को सत्यापित करने के लिए, ANSYS सॉफ्टवेयर का उपयोग करके परिमित तत्व विश्लेषण किया जाता है। विश्लेषण में शून्य-कठोरता लचीली काज के क्षण-रोटेशन कोण विशेषताओं का अनुकरण और विश्लेषण शामिल है। परिणाम तब सैद्धांतिक गणनाओं की तुलना में होते हैं। सिमुलेशन अलग -अलग मापदंडों के साथ टिका पर किया जाता है, और संतुलन वसंत की कठोरता को धीरे -धीरे समायोजित किया जाता है जब तक कि काज की कठोरता शून्य तक कम नहीं हो जाती। सिमुलेशन परिणामों और सैद्धांतिक गणनाओं की तुलना करके, यह पुष्टि की जाती है कि सैद्धांतिक मॉडल सटीक रूप से शून्य-कठोरता लचीले काज के व्यवहार का प्रतिनिधित्व करता है।

इसके अलावा, शून्य-कठोरता लचीली टिका में बैलेंस स्प्रिंग्स के रूप में लीफ स्प्रिंग्स का उपयोग करने की व्यवहार्यता का पता लगाया जाता है। इस उद्देश्य के लिए एक परिमित तत्व मॉडल स्थापित किया गया है, और सिमुलेशन परिणामों की तुलना Combine14 तत्व का उपयोग करके प्राप्त की जाती है। परिणाम एक बार फिर सैद्धांतिक मॉडल की सटीकता और विश्वसनीयता को मान्य करते हैं।

अंत में, लचीले टिका में सकारात्मक कठोरता को ऑफसेट करने के लिए घूर्णी नकारात्मक कठोरता का उपयोग शून्य-कठोरता लचीली काज प्रणालियों के निर्माण के लिए अनुमति देता है। ये सिस्टम कई फायदे प्रदान करते हैं, जिसमें कम ड्राइविंग टॉर्क, बेहतर बल ट्रांसमिशन प्रदर्शन और ऊर्जा उपयोग दक्षता में वृद्धि शामिल है। दो अलग -अलग बैलेंस मेथड्स, अर्थात् डबल बैलेंस स्प्रिंग्स और सिंगल बैलेंस स्प्रिंग्स का विश्लेषण किया जाता है, और उनकी स्थिर संतुलन की स्थिति निर्धारित की जाती है। सैद्धांतिक परिणामों को फिर परिमित तत्व विश्लेषण के माध्यम से सत्यापित किया जाता है। अध्ययन इस बात की पुष्टि करता है कि डबल बैलेंस स्प्रिंग विधि उन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है जहां रेडियल बल काज की कठोरता को प्रभावित नहीं करता है, जबकि सिंगल बैलेंस स्प्रिंग मॉडल में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। हालांकि, बाद के मॉडल के अक्षीय अंतरिक्ष कॉम्पैक्टनेस को कुछ हद तक समझौता किया जाता है, संरचनात्मक डिजाइन के दौरान व्यापक विचार की आवश्यकता होती है। कुल मिलाकर, शून्य-कठोरता लचीली टिका और उनके अनुप्रयोगों पर शोध लचीले तंत्र के क्षेत्र को आगे बढ़ाने में महत्वपूर्ण महत्व रखता है।