Ontwerp van 'n swaar skarnier met 'n groot rotasiehoek gebaseer op deeltjie-swerm optimalisering

Skarniere is noodsaaklike komponente in meganiese toestelle, wat beweging en rotasie moontlik maak. Alhoewel verskillende soorte skarniere wyd gebruik is in nywerhede, soos roterende skarniere, hooke -skarniere, sferiese skarniere, hidrouliese silinders en balskroewoerpare, het hulle steeds sekere beperkings. Byvoorbeeld, onder swaar vragte moet tradisionele skarniere dik wees om aan die styfheidsvereistes te voldoen. Boonop, in spesiale gevalle waar die ruimte beperk is en vragte groot is, kan tradisionele skarniere sukkel om hul funksie te vervul.

Gevolglik was daar 'n toenemende belangstelling in die ondersoek na nuwe skarnierontwerpe. Particle Swarm Optimization (PSO) algoritme, 'n soort swerm -intelligensie -algoritme, het beduidende ontwikkeling en toepassing in ingenieursvelde verkry. Hierdie algoritme gebruik die gedrag van voëlgroepe wat vir voedsel vlieg om optimale oplossings in komplekse ruimtes te bewerkstellig deur samewerking en mededinging tussen individue. PSO -algoritmes is baie doeltreffend, maklik om te implementeer en word breedvoerig in ingenieurspraktyk gebruik. Die basiese proses van 'n PSO -algoritme sluit inisialisering, deeltjievlug en die bepaling van die resultaat in. Die algoritme begin deur 'n aanvanklike populasie deeltjies wat binne die uitvoerbare streek beweeg, willekeurig te genereer. Deur die fiksheidswaarde van elke deeltjie te bereken, bepaal die algoritme die nuwe bewegingsrigting en snelheid van elke deeltjie. Tydens elke rondte deeltjiebeweging het die optimale deeltjie en die historiese optimale deeltjie 'n groter invloed op die volgende bewegingsronde. Na veelvuldige iterasies verkry die algoritme die optimale oplossing.

Die konvergensieprestasie van die PSO -algoritme is verbeter deur traagheidsgewigte in te stel, soos voorgestel deur Shi en Eberhart. Die deeltjie -evolusievergelyking behels verskeie komponente, waaronder traagheid, kognisie en sosiale samewerking. Die algoritme -parameters, soos die deeltjiesnelheid en aantal iterasies, kan aangepas word op grond van spesifieke vereistes. PSO -algoritmes het 'n wyd gebruikte intelligente optimaliseringsalgoritme in ingenieurswese -toepassings geword en beter as genetiese algoritmes. PSO -algoritmes het egter steeds uitdagings, soos voortydige konvergensie. Daar is dus beduidende navorsing wat toegewy is aan die verbetering van die PSO -algoritme en die beperking daarvan.

In die konteks van skarnierontwerp, sluit die projekvereistes 'n vragvermoë van 3 ton en 'n draaiklok van ± 90 grade in, met afmetings van hoogstens 2000 mm x 500 mm x 1000 mm. Om aan hierdie vereistes te voldoen, word die 2RPR -meganisme gekies as die skarniermeganisme. Hierdie meganisme bestaan ​​uit 'n roterende paar en 'n bewegende paar, wat hoë styfheid, foutaanpassing en kompensasievermoë bied. Daarbenewens is die meganisme simmetries, wat maklike installasie en onderhoud moontlik maak.

Tydens die optimaliseringsontwerpproses word aan die rotasiehoek- en groottevereistes voldoen deur meetkundige beperkings toe te pas. Die belangrikste uitdaging lê egter daarin om te verseker dat die meganisme uitstekende kragoordragfunksies het. Dit word tipies bereik deur 'n minimum transmissiehoek vir die meganisme in te stel.

Om die kragoordrag te ontleed, word die staaf CE as die analise -objek gekies. As ons aanvaar dat 'n lasmassa van M en 'n afstand van D tussen die massamiddelpunt en die rotasiepaar, word die krag wat op die staaf CE uitgeoefen word, ondersoek. Deur die hoeke tussen die kragte en die staaf CE te oorweeg, sowel as die hoek tussen die staaf en die X-as, word 'n kragbalansvergelyking afgelei. Hierdie vergelyking verseker die meganisme se kragoordragfunksies.

Op grond van die ontledingsresultate is die bewegende paar dienooreenkomstig ontwerp. 'N Elektriese silindermodel, GSX40-1201, word voorlopig gekies, met inagneming van beroerte, stoot- en aksiale afmetings. Ander faktore, soos komponentgrootte, word ook in die finale ontwerp oorweeg. Skuiflaers van aluminiumbrons word vir elke roterende paar gekies, met inagneming van hul hoë lasdraende kapasiteit en presisievereistes. Die belangrikste komponente is gemaak van 35crmnsia -legeringsstaal, wat 'n hoë treksterkte en elastiese modulus bied.

Na voltooiing van die meganiese ontwerp word 'n CAD -model opgestel om die finale ontwerp te visualiseer. Die deeltjie-swermoptimaliseringsalgoritme het die ontwerp van die groot-rotasie-hoek-swaar-skarnier suksesvol geoptimaliseer, wat verseker dat dit aan al die ontwerpvereistes voldoen.

Ten slotte het die deeltjie-swermoptimaliseringsalgoritme effektief geblyk om die ontwerp van 'n groot-rotasie-hoek-swaar-skarnier te optimaliseer. Deur noukeurige konfigurasie en analise is die optimale ontwerp van die 2RPR -meganisme bereik. Die meganiese ontwerp, insluitend die keuse van komponente en materiale, is suksesvol voltooi. Die CAD -model bied 'n visuele voorstelling van die finale ontwerp. In die algemeen bied die optimaliseringsalgoritmes van deeltjies swerm 'n waardevolle hulpmiddel vir die doeltreffende en effektiewe ontwerp van skarniere en dra by tot die verbetering van die werkverrigting en funksionaliteit van meganiese toestelle in verskillende industrieë.

Verwysings:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Jun. Optimaliseringsnavorsing oor 3-ups/s Parallel biljartbalskinge [J]. Aerospace Manufacturing Technology, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Gesamentlike ontwerp van nuwe super-oortollige robotj. Meganiese ontwerp en vervaardiging, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Optimale ontwerp van elektroniese versnellerpedaalspanningsverstellingsparameters gebaseer op RBF en deeltjies -swermoptimaliseringsalgoritme [J]. Meganiese ontwerp en vervaardiging, 2011 (1): 72-74.