Дызайн звышмоцнага шарніра з вялікім вуглом павароту на аснове аптымізацыі часціц

Завесы з'яўляюцца неабходнымі кампанентамі ў механічных прыладах, якія дазваляюць руху і кручэння. У той час як у прамысловасці шырока выкарыстоўваюцца розныя тыпы завес, такія як паваротныя завесы, завесы з гарбуту, сферычныя завесы, гідраўлічныя цыліндры і пары арэхавага шруба шара, яны ўсё яшчэ маюць пэўныя абмежаванні. Напрыклад, пры вялікіх нагрузках традыцыйныя завесы павінны быць тоўстымі, каб адпавядаць патрабаванням да калянасці. Акрамя таго, у асаблівых выпадках, калі прастора абмежаваная і нагрузкі вялікія, традыцыйныя завесы могуць змагацца за выкананне сваёй функцыі.

У выніку ўзрастае цікавасць да даследавання новых праектаў шарніру. Алгарытм аптымізацыі рой часціц (PSO), тып алгарытму рою разведкі, набыў значную распрацоўку і прымяненне ў інжынерных галінах. Гэты алгарытм выкарыстоўвае паводзіны птушак, якія ляцяць для ежы для дасягнення аптымальных рашэнняў у складаных прасторах шляхам супрацоўніцтва і канкурэнцыі сярод людзей. Алгарытмы PSO вельмі эфектыўныя, простыя ў рэалізацыі і шырока выкарыстоўваюцца ў інжынернай практыцы. Асноўны працэс алгарытму PSO ўключае ініцыялізацыю, палёт часціц і вызначэнне выніку. Алгарытм пачынаецца з выпадковага стварэння пачатковай папуляцыі часціц, якія рухаюцца ў межах магчымай вобласці. Разлічваючы значэнне фітнесу кожнай часціцы, алгарытм вызначае новы кірунак руху і хуткасць кожнай часціцы. У кожным раўндзе руху часціц аптымальная часціца і гістарычная аптымальная часціца аказваюць большы ўплыў на наступны раўнд руху. Пасля некалькіх ітэрацый алгарытм атрымлівае аптымальнае рашэнне.

Прадукцыйнасць канвергенцыі алгарытму PSO была палепшана шляхам увядзення вагі інерцыі, прапанаваных Шы і Эберхартам. Ураўненне эвалюцыі часціц прадугледжвае некалькі кампанентаў, уключаючы інерцыю, пазнанне і сацыяльнае супрацоўніцтва. Параметры алгарытму, такія як хуткасць часціц і колькасць ітэрацый, могуць быць скарэкціраваны на аснове канкрэтных патрабаванняў. Алгарытмы PSO сталі шырока выкарыстоўваным алгарытмам інтэлектуальнай аптымізацыі ў інжынерных прыкладаннях і часта пераўзыходзяць генетычныя алгарытмы. Аднак алгарытмы PSO па -ранейшаму сутыкаюцца з праблемамі, такімі як заўчасная канвергенцыя. Такім чынам, праводзяцца значныя даследаванні, прысвечаныя паляпшэнню алгарытму PSO і вырашэнні яго абмежаванняў.

У кантэксце праектавання шарніру, патрабаванні да праекта ўключаюць нагрузку ў 3 тоны і кут павароту ± 90 градусаў, прычым памеры не перавышаюць 2000 мм х 500 мм х 1000 мм. Для задавальнення гэтых патрабаванняў механізм 2RPR выбіраецца ў якасці механізму шарніра. Гэты механізм складаецца з верціцца пары і рухомай пары, якая прапануе высокую калянасць, карэкціроўку памылак і магчымасці кампенсацыі. Акрамя таго, механізм сіметрычны, што дазваляе лёгка ўсталяваць і абслугоўваць.

Падчас працэсу распрацоўкі аптымізацыі, кут павароту і патрабаванні памеру выконваюцца, ужываючы геаметрычныя абмежаванні. Аднак ключавая праблема заключаецца ў забеспячэнні механізму выдатных магчымасцей перадачы сілы. Звычайна гэта дасягаецца шляхам усталявання мінімальнага кута перадачы для механізму.

Каб прааналізаваць перадачу сілы, у якасці аб'екта аналізу выбіраецца стрыжань. Калі выказаць здагадку, што нагрузка М і адлегласць d паміж цэнтрам масы і паваротам павароту, сіла, якая ажыццяўляецца на стрыжні, вывучаецца. Улічваючы куты паміж сіламі і стрыжнем CE, а таксама вуглом паміж стрыжнем і восі X, выводзіцца ўраўненне сілавага балансу. Гэта ўраўненне забяспечвае магчымасці перадачы механізму.

На падставе вынікаў аналізу, рухомая пара распрацавана адпаведна. Мадэль электрычнай цыліндры, GSX40-1201, папярэдне выбіраецца з улікам інсульту, цягі і восевых памераў. Іншыя фактары, такія як памер кампанентаў, таксама разглядаюцца ў канчатковым дызайне. Рассоўныя падшыпнікі, вырабленыя з алюмініевага бронзы, выбіраюцца для кожнай верціцца пары, улічваючы іх высокую нагрузку і патрабаванні да дакладнасці. Асноўныя кампаненты выраблены з 35CRMNSIA Alloy Steel, якая забяспечвае высокую трываласць на расцяжэнне і модуль пругкасці.

Пасля завяршэння механічнай канструкцыі ўстаноўлена мадэль CAD для візуалізацыі канчатковага дызайну. Алгарытм аптымізацыі часціц рою паспяхова аптымізаваў дызайн звышмоцнага завулка з вялікім аб'ёмам, гарантуючы, што ён адпавядае ўсім патрабаванням дызайну.

У заключэнне, алгарытм аптымізацыі рою часціц аказаўся эфектыўным у аптымізацыі канструкцыі вялікага завулка з вялікім націскам. Дзякуючы ўважлівай канфігурацыі і аналізу была дасягнута аптымальная канструкцыя механізму 2RPR. Механічны дызайн, уключаючы выбар кампанентаў і матэрыялаў, быў паспяхова завершаны. Мадэль CAD забяспечвае візуальнае ўяўленне пра канчатковы дызайн. У цэлым алгарытмы аптымізацыі часціц рою прапануюць каштоўны інструмент для эфектыўнага і эфектыўнага дызайну завес і спрыяюць паляпшэнню прадукцыйнасці і функцыянальнасці механічных прылад у розных галінах.

Спасылкі:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Jun. Даследаванне аптымізацыі на 3-й-ап паралельны більярдны шарнір [J]. Тэхналогія вытворчасці аэракасмічнай прасторы, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Сумесны дызайн новага супер-ліхаванага робата. Механічны дызайн і вытворчасць, 2010 (6): 148-150.

3. Ян Шун, Кай Анджан. Аптымальная канструкцыя параметраў рэгулявання педалі электроннага паскаральніка на аснове алгарытму аптымізацыі рою і часціц [j]. Механічны дызайн і вытворчасць, 2011 (1): 72-74.