लवचिकता गणना आणि नवीन एकल-बाजूंनी सरळ-सर्कल-एलिप्स हायब्रीचे कार्यप्रदर्शन विश्लेषण1

अमूर्त:

मायक्रो-इलेक्ट्रोमेकॅनिकल सिस्टम (एमईएमएस) च्या क्षेत्रात लवचिक बिजागर महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात. या पेपरमध्ये एक नवीन प्रकारच्या लवचिक बिजागरीचा परिचय आहे ज्याला सिंगल-साइड-स्ट्रीट-सर्कल-एलिप्स हायब्रिड फ्लेक्झिबल बिजागर म्हणतात. या बिजागरांची लवचिकता कार्लच्या दुसर्‍या प्रमेय वापरून मोजली जाते आणि परिणाम मर्यादित घटक विश्लेषणाद्वारे सत्यापित केले जातात. बिजागरच्या स्ट्रक्चरल पॅरामीटर्सचे विश्लेषण त्याच्या लवचिकतेवर त्यांचा प्रभाव निश्चित करण्यासाठी केले जाते. एकल-बाजूंनी आणि दुहेरी बाजूंनी सरळ-वर्तुळ-एलिप्स हायब्रिड लवचिक बिजागर दरम्यान देखील तुलना केली जाते आणि असा निष्कर्ष काढला जातो की एकल-बाजूंनी बिजागर चांगली रोटेशन क्षमता आणि लोड संवेदनशीलता देते. एकंदरीत, एकल-बाजूंनी हायब्रिड फ्लेक्सिबल बिजागर अभियांत्रिकीमधील कॉम्पॅक्ट आणि अत्यंत विस्थापन अनुप्रयोगांसाठी एक आशादायक समाधान प्रदान करते.

मायक्रो-इलेक्ट्रोमेकॅनिकल तंत्रज्ञान, एरोस्पेस आणि जैविक अभियांत्रिकीच्या वेगाने विकसित होत असलेल्या क्षेत्रांमध्ये, पारंपारिक कठोर यंत्रणा यापुढे डिझाइन आणि वापर आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी पुरेसे नाहीत. लवचिक यंत्रणा, त्यांच्या लहान आकारासह, यांत्रिक घर्षण आणि अंतरांची अनुपस्थिती आणि उच्च गती संवेदनशीलता, यंत्रसामग्री, रोबोटिक्स, संगणक, स्वयंचलित नियंत्रण आणि अचूक मोजमाप यासह विविध विषयांमध्ये महत्त्वपूर्ण ट्रॅक्शन प्राप्त झाले आहे. लवचिक यंत्रणेचा मुख्य घटक म्हणजे लवचिक बिजागर आहे, जो गमावलेला गती आणि यांत्रिक घर्षण दूर करण्यासाठी लवचिक विकृती आणि स्वत: ची पुनर्प्राप्ती गुणधर्मांचा वापर करते, ज्यामुळे उच्च विस्थापन रेझोल्यूशन प्राप्त होते. एकल-अक्ष लवचिक बिजागर त्यांच्या क्रॉस-सेक्शनल आकारांच्या आधारे वर्गीकृत केले जाऊ शकते, जसे की आर्क, लीड एंगल, लंबवर्तुळ, पॅराबोला आणि हायपरबोला प्रकार. यापैकी, सरळ-फेरी आणि लीड कोन बिजागर त्यांच्या सोप्या रचनांमुळे मोठ्या प्रमाणात वापरले जातात. तथापि, काही प्रकरणांमध्ये जेथे जागा मर्यादित आहे, कॉम्पॅक्ट स्ट्रक्चर्सची आवश्यकता एकल-बाजूंनी लवचिक बिजागर उद्भवू शकते, ज्यात अचूक मोजमाप आणि स्थितीत विस्तृत अनुप्रयोग आढळले आहेत. संकरित आणि एकतर्फी लवचिक बिजागरांच्या फायद्यांवर आधारित, हा पेपर एकतर्फी संकरित लवचिक बिजागर प्रस्तावित करतो, जो कॉम्पॅक्ट स्ट्रक्चर्स आणि मोठ्या विस्थापनांसह लवचिक बिजागरीच्या अभियांत्रिकी अनुप्रयोगासाठी नवीन दृष्टिकोन प्रदान करतो.

एकतर्फी सरळ-वर्तुळ-एलिप्स हायब्रिड लवचिक बिजागरची लवचिकता गणना:

एकतर्फी सरळ-सर्कल-एलिप्स हायब्रीड लवचिक बिजागरीमध्ये एकतर्फी सरळ-वर्तुळ बिजागर अर्धा आणि एकतर्फी लंबवर्तुळाकार बिजागर आहे. त्याच्या भौमितिक पॅरामीटर्समध्ये बिजागर रुंदी (बी), किमान जाडी (टी), सरळ-वर्तुळ त्रिज्या (आर), बिजागर लांबी (एल), लंबवर्तुळ (एम) ची मुख्य अक्ष आणि लंबवर्तुळाकार (एन) च्या अर्ध-माइनर अक्षांचा समावेश आहे. लवचिक बिजागरीचे विश्लेषण लहान-विकृत कॅन्टिलिव्ह बीमच्या गृहितकावर आधारित आहे, योग्य टोक निश्चित आणि बळ आणि क्षणी वाकणे विरूपण. अक्षीय लोडचा प्रभाव विचारात घेतला जातो, तर कातरणे आणि टॉरशन इफेक्टकडे दुर्लक्ष केले जाते. कॅसेटच्या दुसर्‍या प्रमेयानुसार, बिंदू 1 वर बिजागरच्या विकृती आणि लागू केलेल्या लोडमधील संबंध निश्चित केले जाऊ शकते. लवचिकता गणना फॉर्म्युला या संबंध आणि बिजागरच्या क्रॉस-सेक्शनच्या निर्देशांकांवर आधारित आहे. अविभाज्य गणनेद्वारे, एकतर्फी सरळ-सर्कल-एलिप्स हायब्रिड लवचिक बिजागरची लवचिकता प्राप्त केली जाऊ शकते.

उदाहरण गणना आणि मर्यादित घटक सत्यापन:

लंबवर्तुळाच्या अर्ध-मिनर अक्ष (एन) च्या भिन्न मूल्यांसाठी व्युत्पन्न लवचिकता गणना फॉर्म्युलाचा वापर करून एक उदाहरण गणना केली जाते. परिणामांची तुलना सूत्राची अचूकता सत्यापित करण्यासाठी मर्यादित घटक विश्लेषण (एफईए) च्या निकालांशी केली जाते. परिणामांच्या दोन संचांमधील त्रुटी 8%पेक्षा कमी असल्याचे आढळले आहे, ज्यामुळे लवचिकता गणना सूत्राच्या वैधतेची पुष्टी होते.

एकतर्फी सरळ-वर्तुळ-एलिप्स हायब्रिड लवचिक बिजागरचे कार्यप्रदर्शन विश्लेषण:

बिजागरची लवचिकता त्याच्या सामग्री आणि स्ट्रक्चरल पॅरामीटर्सद्वारे प्रभावित होते. लवचिकता गणना सूत्र सूचित करते की लवचिक मॉड्यूलस (ई) बिजागरच्या रुंदीच्या (बी) च्या विपरित प्रमाणात प्रमाणात आहे. इतर पॅरामीटर्स, जसे की स्ट्रेट-सर्कल त्रिज्या (आर), लंबवर्तुळ (एम) चे अर्ध-मेजर अक्ष, लंबवर्तुळ (एन) चे अर्ध-मिनर अक्ष आणि किमान जाडी (टी) देखील लवचिकतेवर परिणाम करतात. लवचिकता गणना सूत्राचे विश्लेषण हे दर्शविते की त्याचे पॅरामीटर्स बिजागरच्या किमान जाडी (टी) मधील बदलांसाठी सर्वात संवेदनशील आहेत.

द्विपक्षीय सरळ-सर्कल-एलिप्स हायब्रिड लवचिक बिजागर सह कामगिरीची तुलना:

एकतर्फी सरळ-सर्कल-एलिप्स हायब्रिड फ्लेक्झिबल बिजागर साहित्यात प्रस्तावित दुहेरी बाजूच्या सरळ-सर्कल-एलिप्स हायब्रीड लवचिक बिजागरांशी तुलना केली जाते. लवचिकता प्रमाण कार्यक्षम निर्देशांक म्हणून वापरले जाते, जे द्विपक्षीय लवचिकतेसाठी एकतर्फी लवचिकतेचे प्रमाण म्हणून परिभाषित केले जाते. परिणाम दर्शविते की एकतर्फी संकरित लवचिक बिजागर द्विपक्षीय संकरित बिजागरांच्या तुलनेत चांगली रोटेशन क्षमता आणि लोड संवेदनशीलता प्रदान करते.

नवीन प्रकारच्या लवचिक बिजागरीचा प्रस्ताव, एकतर्फी संकरित लवचिक बिजागर, अभियांत्रिकी अनुप्रयोगांसाठी नवीन शक्यता आणतो ज्यासाठी कॉम्पॅक्ट स्ट्रक्चर्स आणि मोठ्या विस्थापन आवश्यक आहेत. लवचिकता गणना फॉर्म्युला कार्लच्या दुसर्‍या प्रमेयच्या आधारे तयार केले गेले आहे आणि मर्यादित घटक विश्लेषणाद्वारे सत्यापित केले आहे. बिजागरीचे स्ट्रक्चरल पॅरामीटर्स त्याच्या लवचिकतेवर परिणाम करतात, कमीतकमी जाडी सर्वात महत्त्वपूर्ण प्रभाव पाडते. एकतर्फी संकरित लवचिक बिजागर रोटेशन क्षमता आणि लोड संवेदनशीलतेच्या बाबतीत द्विपक्षीय संकरित बिजागरांपेक्षा चांगले कार्य करते. एकंदरीत, एकतर्फी संकरित लवचिक बिजागर विविध अभियांत्रिकी अनुप्रयोगांसाठी आशादायक संभावना देते.