तंत्र (इंजीनियरिंग)

अभियांत्रिकी में, तंत्र वह मशीन है जो इनपुट बलों और गतिविधि को आउटपुट बलों और गतिविधि के वांछित सेट में बदल देती है। तंत्र में सामान्यतः चलने वाले घटक होते हैं जिनमें निम्न सम्मिलित हो सकते हैं:
 * गियर और गियर ट्रेन;
 * बेल्ट ड्राइव और चेन ड्राइव;
 * तंत्र और कैम अनुयायी;
 * लिंकेज (मैकेनिकल);
 * घर्षण उपकरण, जैसे ब्रेक या चंगुल;
 * संरचनात्मक घटक जैसे फ्रेम, फास्टनर, बियरिंग्स, स्प्रिंग्स, या स्नेहक;
 * विभिन्न मशीन तत्व, जैसे स्प्लिन, पिन या चाबियां।

जर्मन वैज्ञानिक फ्रांज रेलॉक्स ने 'मशीन' को प्रतिरोधी निकायों के संयोजन के रूप में परिभाषित किया है ताकि उनके माध्यम से प्रकृति की यांत्रिक शक्तियों को निश्चित गति के साथ काम करने के लिए विवश किया जा सके। इस संदर्भ में, 'मशीन' के उनके उपयोग की व्याख्या सामान्यतः 'तंत्र' के अर्थ में की जाती है।

बल और गति का संयोजन शक्ति (भौतिकी) को परिभाषित करता है, और एक तंत्र बलों और गति के वांछित सेट को प्राप्त करने के लिए शक्ति का प्रबंधन करता है।

एक तंत्र सामान्यतः एक बड़ी प्रक्रिया का एक टुकड़ा होता है, जिसे यांत्रिक प्रणाली या मशीन (यांत्रिक) के रूप में जाना जाता है। कभी-कभी एक पूरी मशीन को एक तंत्र के रूप में संदर्भित किया जा सकता है; उदाहरण हैं एक ऑटोमोबाइल में स्टीयरिंग, या एक घड़ी का घुमावदार तंत्र हालाँकि, सामान्यतः, कई तंत्रों के एक सेट को मशीन कहा जाता है।

गतिज जोड़े
आर्किमिडीज के समय से उत्तोलक पुनर्जागरण तक, तंत्र को लीवर, चरखी, पेंच, पहिया और धुरी, वेज (मैकेनिकल डिवाइस), और झुका हुआ विमान जैसी सरल मशीनों से निर्मित माना जाता था। Franz Reuleaux ने निकायों पर ध्यान केंद्रित किया, जिन्हें लिंक कहा जाता है, और इन निकायों के बीच के कनेक्शन, जिन्हें किनेमेटिक जोड़े या जोड़ कहा जाता है।

तंत्र की गति का अध्ययन करने के लिए ज्यामिति का उपयोग करने के लिए, इसकी कड़ियों को कठोर पिंड के रूप में प्रतिरूपित किया जाता है। इसका मतलब यह है कि एक लिंक में बिंदुओं के बीच की दूरी को नहीं बदला जाता है क्योंकि तंत्र चलता रहता है-अर्थात् लिंक फ्लेक्स नहीं करता है। इस प्रकार, दो जुड़े हुए कड़ियों में बिंदुओं के बीच सापेक्ष संचलन को उन गतिज युग्मों के परिणाम के रूप में माना जाता है जो उनसे जुड़ते हैं।

कीनेमेटिक जोड़े, या जोड़ों को दो लिंक के बीच आदर्श अवरोध प्रदान करने के लिए माना जाता है, जैसे कि शुद्ध घुमाव के लिए एकल बिंदु की बाधा, या शुद्ध स्लाइडिंग के लिए एक रेखा की बाधा, साथ ही फिसलन के बिना शुद्ध रोलिंग और फिसलन के साथ बिंदु संपर्क. कील (यांत्रिक उपकरण) कठोर लिंक और किनेमेटिक जोड़े की एक असेंबली के रूप में तैयार किया गया है।

लिंक और जोड़
Reuleaux ने लिंक कीनेमेटिक जोड़े के बीच आदर्श कनेक्शन कहा। उन्होंने दो कड़ियों के बीच लाइन संपर्क के साथ उच्च जोड़े और कड़ियों के बीच क्षेत्र संपर्क के साथ निचले जोड़े के बीच अंतर किया। दिखाता है कि जोड़े बनाने के कई तरीके हैं जो इस सरल मॉडल में फिट नहीं होते हैं।

निचली जोड़ी: एक निचली जोड़ी एक आदर्श जोड़ है जिसका तत्वों की जोड़ी के बीच सतही संपर्क होता है, जैसा कि निम्नलिखित मामलों में होता है:
 * एक उलटी जोड़ी, या टिका हुआ जोड़, के लिए आवश्यक है कि गतिमान पिंड में एक रेखा स्थिर पिंड में एक रेखा के साथ सह-रैखिक बनी रहे, और गतिमान पिंड में इस रेखा के लम्बवत समतल को समान लंब तल के साथ संपर्क बनाए रखना चाहिए। निश्चित शरीर। यह लिंक्स के सापेक्ष संचलन पर पांच प्रतिबंध लगाता है, जो इस जोड़ी को एक डिग्री की स्वतंत्रता देता है।
 * एक प्रिज्मीय जोड़, या स्लाइडर, के लिए आवश्यक है कि गतिमान पिंड में एक रेखा स्थिर पिंड में एक रेखा के साथ सह-रैखिक बनी रहे, और गतिमान पिंड में इस रेखा के समानांतर एक तल को स्थिर में एक समान समानांतर तल के साथ संपर्क बनाए रखना चाहिए। तन। यह लिंक्स के सापेक्ष संचलन पर पांच प्रतिबंध लगाता है, जो इस जोड़ी को एक डिग्री की स्वतंत्रता देता है।
 * एक बेलनाकार जोड़ के लिए आवश्यक है कि गतिमान पिंड में एक रेखा स्थिर पिंड में एक रेखा के साथ सहरेखीय रहे। यह एक उल्टे जोड़ और एक स्लाइडिंग जोड़ को जोड़ता है। इस जोड़ में स्वतंत्रता की दो डिग्री हैं।
 * एक गोलाकार जोड़, या गेंद के जोड़ के लिए आवश्यक है कि गतिमान पिंड का एक बिंदु स्थिर पिंड के एक बिंदु के साथ संपर्क बनाए रखे। इस जोड़ में स्वतंत्रता की तीन डिग्री हैं।
 * एक तलीय जोड़ के लिए आवश्यक है कि गतिमान पिंड में एक तल एक निश्चित पिंड में एक तल के साथ संपर्क बनाए रखे। इस जोड़ में स्वतंत्रता की तीन डिग्री हैं।
 * एक पेंच जोड़, या पेचदार जोड़ में केवल एक डिग्री की स्वतंत्रता होती है क्योंकि फिसलने और घूर्णी गति धागे के हेलिक्स कोण से संबंधित होती हैं।

उच्चतर जोड़े: सामान्यतः, एक उच्च जोड़ी एक बाधा है जिसके लिए तात्विक सतहों के बीच एक रेखा या बिंदु संपर्क की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एक कैम और उसके फॉलोअर के बीच संपर्क एक उच्च जोड़ी है जिसे 'कैम जॉइंट' कहा जाता है। इसी तरह, दो गीयर के मेशिंग टीथ बनाने वाले इनवॉल्व कर्व्स के बीच संपर्क कैम जॉइंट्स होते हैं।

किनेमेटिक आरेख
एक कीनेमेटिक आरेख मशीन घटकों को एक कंकाल आरेख में कम कर देता है जो जोड़ों पर जोर देता है और सरल ज्यामितीय तत्वों के लिंक को कम करता है। तंत्र के लिंक को किनारों के रूप में और जोड़ों को ग्राफ़ के कोने के रूप में प्रदर्शित करके इस आरेख को ग्राफ़ (असतत गणित) के रूप में भी तैयार किया जा सकता है। कीनेमेटिक आरेख का यह संस्करण मशीन डिजाइन की प्रक्रिया में कीनेमेटिक संरचनाओं की गणना करने में प्रभावी साबित हुआ है। इस डिजाइन प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण विचार लिंक और जोड़ों की प्रणाली की स्वतंत्रता (यांत्रिकी) की डिग्री है, जो कि चेबिशेव-ग्रुबलर-कुट्ज़बैक कसौटी का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है।

प्लानर मैकेनिज्म
जबकि एक यांत्रिक प्रणाली में सभी तंत्र त्रि-आयामी हैं, उनका विश्लेषण विमान ज्यामिति का उपयोग करके किया जा सकता है यदि व्यक्तिगत घटकों के गतिविधि को बाधित किया जाता है ताकि सभी बिंदु प्रक्षेपवक्र समानांतर हों या एक विमान से श्रृंखला कनेक्शन में हों। इस मामले में सिस्टम को प्लानर मैकेनिज्म कहा जाता है। प्लानर तंत्र का गतिज विश्लेषण विशेष यूक्लिडियन समूह एसई (3) के सबसेट का उपयोग करता है, जिसमें एसई द्वारा निरूपित प्लानर रोटेशन और अनुवाद सम्मिलित हैं।

समूह एसई त्रि-आयामी है, जिसका अर्थ है कि विमान में किसी पिंड की प्रत्येक स्थिति को तीन मापदंडों द्वारा परिभाषित किया गया है। पैरामीटर अक्सर एम में एक समन्वय फ्रेम की उत्पत्ति के एक्स और वाई निर्देशांक होते हैं, एफ में एक समन्वय फ्रेम की उत्पत्ति से मापा जाता है, और कोण एफ में एक्स-अक्ष से एम में एक्स-अक्ष तक मापा जाता है। यह अक्सर यह कहते हुए वर्णित किया जाता है कि विमान में एक शरीर में स्वतंत्रता (यांत्रिकी) की तीन डिग्री होती है।

एक काज के शुद्ध रोटेशन और एक स्लाइडर के रैखिक अनुवाद को एसई के उपसमूहों के साथ पहचाना जा सकता है, और दो जोड़ों को प्लानर तंत्र के एक डिग्री-ऑफ-फ्रीडम जोड़ों को परिभाषित करता है। स्लाइडिंग और रोटेटिंग कॉन्टैक्ट में दो सतहों द्वारा गठित कैम जॉइंट दो डिग्री-ऑफ-फ्रीडम जॉइंट है।

गोलाकार तंत्र
एक तंत्र का निर्माण करना संभव है जैसे कि सभी घटकों में बिंदु प्रक्षेपवक्र एक निश्चित बिंदु के चारों ओर संकेंद्रित गोलाकार गोले में होते हैं। एक उदाहरण गिंबल जाइरोस्कोप है। इन उपकरणों को गोलाकार तंत्र कहा जाता है। हिंग वाले जोड़ों के साथ लिंक को जोड़कर गोलाकार तंत्र का निर्माण किया जाता है, जैसे कि प्रत्येक हिंज की धुरी एक ही बिंदु से गुजरती है। यह बिंदु संकेंद्रित गोलाकार गोले का केंद्र बन जाता है। इन तंत्रों की गति त्रि-आयामी अंतरिक्ष में घूर्णन के समूह SO(3) द्वारा विशेषता है। गोलाकार तंत्र के अन्य उदाहरण अंतर (यांत्रिक उपकरण) और रोबोटिक कलाई हैं।

घूर्णन समूह SO(3) त्रिविमीय है। एक स्थानिक घुमाव को निर्दिष्ट करने वाले तीन मापदंडों का एक उदाहरण यूलर कोण हैं | रोल, पिच और यव कोण एक विमान के अभिविन्यास को परिभाषित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

स्थानिक तंत्र
एक तंत्र जिसमें एक शरीर एक सामान्य स्थानिक गति के माध्यम से चलता है, एक स्थानिक तंत्र कहलाता है। एक उदाहरण RSSR लिंकेज है, जिसे चार-बार लिंकेज के रूप में देखा जा सकता है जिसमें कपलर लिंक के हिंग वाले जोड़ों को रॉड अंत असर से बदल दिया जाता है, जिसे गोलाकार जोड़ या बॉल जोड़ भी कहा जाता है। रॉड सिरों ने RSSR लिंकेज के इनपुट और आउटपुट क्रैंक को इस बिंदु पर गलत तरीके से संरेखित करने दिया कि वे अलग-अलग विमानों में स्थित हैं, जिससे युग्मक लिंक एक सामान्य स्थानिक गति में चलता है। रोबोटिक भुजा, स्टीवर्ट मंच और ह्यूमनॉइड रोबोट भी स्थानिक तंत्र के उदाहरण हैं।

बेनेट का लिंकेज एक स्थानिक अतिप्रतिबंधित तंत्र का एक उदाहरण है, जो चार हिंग वाले जोड़ों से निर्मित होता है।

समूह यूक्लिडियन समूह | एसई (3) छह-आयामी है, जिसका अर्थ है कि अंतरिक्ष में किसी पिंड की स्थिति को छह मापदंडों द्वारा परिभाषित किया गया है। तीन पैरामीटर निश्चित फ्रेम के सापेक्ष चलती संदर्भ फ्रेम की उत्पत्ति को परिभाषित करते हैं। तीन अन्य पैरामीटर निश्चित फ्रेम के सापेक्ष चलती फ्रेम के उन्मुखीकरण को परिभाषित करते हैं।

लिंकेज


एक लिंकेज (मैकेनिकल) जोड़ों से जुड़े लिंक का संग्रह है। सामान्यतः, लिंक संरचनात्मक तत्व होते हैं और जोड़ गतिविधि की अनुमति देते हैं। शायद सबसे उपयोगी उदाहरण प्लानर फोर-बार लिंकेज है। हालाँकि, कई और विशेष संबंध हैं:
 * वाट का लिंकेज एक चार-बार लिंकेज है जो अनुमानित सीधी रेखा उत्पन्न करता है। भाप इंजन के लिए उनके डिजाइन के संचालन के लिए यह महत्वपूर्ण था। पहियों के सापेक्ष शरीर के साइड-टू-साइड गतिविधि को रोकने के लिए यह लिंकेज वाहन निलंबन में भी दिखाई देता है।
 * वाट के लिंकेज की सफलता ने इसी तरह के अनुमानित स्ट्रेट-लाइन लिंकेज के डिजाइन का नेतृत्व किया, जैसे कि होकेन लिंकेज|होकेन लिंकेज और चेबीशेव लिंकेज|चेबिशेव लिंकेज।
 * पीयूसेलियर-लिपकिन लिंकेज एक रोटरी इनपुट से एक वास्तविक स्ट्रेट-लाइन आउटपुट उत्पन्न करता है।
 * सारस लिंकेज एक स्थानिक लिंकेज है जो एक रोटरी इनपुट से सीधी-रेखा की गति उत्पन्न करता है।
 * द कबीले का बंधन और थियो जानसन हाल ही के आविष्कार हैं जो दिलचस्प चलने की गति प्रदान करते हैं। वे क्रमशः छह-बार लिंकेज | छह-बार और आठ-बार लिंकेज हैं।

आज्ञाकारी तंत्र
एक आज्ञाकारी तंत्र आज्ञाकारी तत्वों से जुड़े कठोर निकायों की एक श्रृंखला है। इन तंत्रों के कई फायदे हैं, जिनमें कम भाग-गणना, जोड़ों के बीच कम ढलान (भागों के बीच अंतराल के कारण कोई परजीवी गति नहीं) सम्मिलित हैं। ), ऊर्जा भंडारण, कम रखरखाव (उन्हें स्नेहन की आवश्यकता नहीं होती है और कम यांत्रिक घिसाव होता है), और निर्माण में आसानी होती है। फ्लेक्सर असर्स (फ्लेक्सर जोड़ों के रूप में भी जाना जाता है) अनुपालन तंत्र का एक सबसेट है जो एक बल के आवेदन पर ज्यामितीय रूप से अच्छी तरह से परिभाषित गति (रोटेशन) उत्पन्न करता है।

कैम और अनुयायी तंत्र


एक कैम और कैम फॉलोअर मैकेनिज्म दो विशेष आकार के लिंक के सीधे संपर्क से बनता है। ड्राइविंग लिंक को कैम कहा जाता है और जो लिंक उनकी सतहों के सीधे संपर्क के माध्यम से संचालित होता है उसे अनुयायी कहा जाता है। कैम और कैम फॉलोअर की संपर्क सतहों का आकार तंत्र की गति को निर्धारित करता है। सामान्य तौर पर एक कैम और फॉलोअर मैकेनिज्म की ऊर्जा को कैम से फॉलोअर में स्थानांतरित किया जाता है। कैंषफ़्ट घूमता है और कैम प्रोफ़ाइल के अनुसार, अनुयायी ऊपर और नीचे चलता है। आजकल थोड़े अलग तरह के सनकी कैम फॉलोअर्स भी उपलब्ध हैं, जिनमें फॉलोअर से कैम में एनर्जी ट्रांसफर होती है। इस प्रकार के कैम और फॉलोअर मैकेनिज्म का मुख्य लाभ यह है कि फॉलोअर थोड़ा हिलता है और 70% बल के साथ कैम को छह गुना अधिक परिधि लंबाई में घुमाने में मदद करता है।

गियर्स और गियर ट्रेनें


दांतेदार पहियों से संपर्क करने के बीच रोटेशन के संचरण का पता यूनान के एंटीकाइथेरा तंत्र और चीन के दक्षिण-नुकीले रथ से लगाया जा सकता है। पुनर्जागरण वैज्ञानिक जॉर्ज एग्रीकोला के चित्र बेलनाकार दांतों वाली गियर ट्रेनों को दिखाते हैं। सम्मिलित गियर के कार्यान्वयन से एक मानक गियर डिज़ाइन प्राप्त हुआ जो एक स्थिर गति अनुपात प्रदान करता है। गियर और गियर ट्रेनों की कुछ महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं:
 * मेटिंग गियर्स के पिच सर्कल का अनुपात गियर अनुपात और गियर सेट के यांत्रिक लाभ को परिभाषित करता है।
 * एपिकाइक्लिक गियरिंग कॉम्पैक्ट पैकेज में उच्च गियर रिडक्शन प्रदान करता है।
 * गैर-परिपत्र गियर वाले गियर के लिए गियर दांत डिजाइन करना संभव है | गैर-गोलाकार, फिर भी टॉर्क को सुचारू रूप से संचारित करता है।
 * चेन ड्राइव और बेल्ट (मैकेनिकल) के गति अनुपात की गणना गियर अनुपात की तरह ही की जाती है।

तंत्र संश्लेषण
एक विशेष गतिविधि और बल संचरण को प्राप्त करने के लिए तंत्र का डिज़ाइन कीनेमेटिक संश्लेषण के रूप में जाना जाता है। यह ज्यामितीय तकनीकों का एक सेट है जो एक आवश्यक यांत्रिक गतिविधि और बिजली संचरण करने के लिए लिंकेज, कैम और अनुयायी तंत्र, और गियर और गियर ट्रेनों के आयाम उत्पन्न करता है।

यह भी देखें

 * गियर ट्रेन
 * लिंकेज (मैकेनिकल)
 * मशीन (यांत्रिक)
 * यांत्रिक प्रणाली
 * यांत्रिक घड़ी
 * मशीनों की रूपरेखा
 * आभासी कार्य
 * हॉबरमैन तंत्र
 * चलित पुर्ज़े

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 * अत्यधिक विवश तंत्र
 * अनुपालन तंत्र
 * सम्मिलित गियर
 * दक्षिणावर्त रथ
 * बेल्ट (यांत्रिक)
 * गैर-गोलाकार गियर

बाहरी कड़ियाँ

 * Balanced hinge-lever mechanism
 * Machines and Mechanisms Wiki
 * Kinematic Models for Design Digital Library (KMODDL) collections of movies and photos of hundreds of mechanism models
 * A six-bar straight-line linkage in the collection of Reuleaux models at Cornell University
 * Animations of a variety of mechanisms
 * Example of a six-bar function generator that computes the angle for a given range
 * A variety of linkage animations
 * A variety of six-bar linkage designs
 * Animation of a spherical deployable mechanism