Проектиране на тежкотоварен панта с голям ъгъл на въртене въз основа на оптимизация на роя на частици_хин на знанието

Панти са основни компоненти в механичните устройства, което позволява движение и въртене. Докато различни видове панти са широко използвани в индустриите, като въртящи се панти, панти на Хук, сферични панти, хидравлични цилиндри и двойки орехови винтове, те все още имат определени ограничения. Например, при тежки товари, традиционните панти трябва да бъдат дебели, за да се отговорят на изискванията за твърдост. Освен това, в специални случаи, когато пространството е ограничено и товарите са големи, традиционните панти могат да се борят за изпълнение на тяхната функция.

В резултат на това нараства интересът към изследването на нови дизайни на шарни. Алгоритъмът за оптимизация на роя на частиците (PSO), вид алгоритъм за разузнаване на рояка, придоби значително развитие и приложение в инженерните полета. Този алгоритъм използва поведението на групи за птици, които летят за храна, за да постигнат оптимални решения в сложни пространства чрез сътрудничество и конкуренция между хората. PSO алгоритмите са високоефективни, лесни за изпълнение и широко се използват в инженерната практика. Основният процес на PSO алгоритъм включва инициализация, полет на частици и определяне на резултатите. Алгоритъмът започва с произволно генериране на първоначална популация от частици, които се движат в рамките на възможния регион. Чрез изчисляване на стойността на фитнес на всяка частица, алгоритъмът определя новата посока на движение и скоростта на всяка частица. По време на всеки кръг на движение на частиците, оптималната частица и историческата оптимална частица оказват по -голямо влияние върху следващия кръг на движение. След множество итерации алгоритъмът получава оптималното решение.

Ефективността на конвергенцията на алгоритъма на PSO е подобрена чрез въвеждане на инерционни тегла, както е предложено от Ши и Еберхарт. Уравнението на еволюцията на частиците включва няколко компонента, включително инерция, познание и социално сътрудничество. Параметрите на алгоритъма, като скоростта на частиците и броя на повторенията, могат да бъдат коригирани въз основа на специфични изисквания. PSO алгоритмите са се превърнали в широко използван алгоритъм за интелигентна оптимизация в инженерните приложения и често превъзхождат генетичните алгоритми. Въпреки това алгоритмите на PSO все още са изправени пред предизвикателства, като преждевременно сближаване. Следователно, има значителни изследвания, посветени на подобряването на алгоритъма на PSO и адресирането на нейните ограничения.

В контекста на дизайна на шарнира, изискванията на проекта включват товароносимост от 3 тона и ъгъл на въртене ± 90 градуса, като размерите не надвишават 2000 mm x 500 mm x 1000 mm. За да отговарят на тези изисквания, механизмът 2RPR се избира като механизъм за панта. Този механизъм се състои от въртяща се двойка и движеща се двойка, предлагаща висока твърдост, корекция на грешки и възможности за компенсация. Освен това механизмът е симетричен, позволява лесна инсталация и поддръжка.

По време на процеса на проектиране на оптимизация, ъгълът на въртене и изискванията за размера се отговарят чрез прилагане на геометрични ограничения. Основното предизвикателство обаче се крие в осигуряването на механизма има отлични възможности за предаване на сила. Това обикновено се постига чрез задаване на минимален ъгъл на предаване за механизма.

За да се анализира предаването на силата, CE с пръчката се избира като обект за анализ. Ако приемем натоварваща маса m и разстояние от D между центъра на масата и двойката на въртене, се изследва силата, упражнена върху пръта. Като се вземат предвид ъглите между силите и пръта CE, както и ъгълът между пръта и оста x, се получава уравнение на силовия баланс. Това уравнение гарантира възможностите за предаване на силата на механизма.

Въз основа на резултатите от анализа, движещата се двойка е проектирана съответно. Електрическият модел на цилиндъра, GSX40-1201, се избира предварително, като се вземат предвид размерите на хода, тягата и аксиалните размери. Други фактори, като размер на компонентите, също се разглеждат в крайния дизайн. Плъзгащите се лагери, изработени от алуминиев бронз, се избират за всяка въртяща се двойка, като се има предвид техният висок капацитет за носене на товари и прецизни изисквания. Основните компоненти са изработени от сплав 35Crmnsia, която предлага висока якост на опън и еластичен модул.

След приключване на механичния дизайн е създаден CAD модел за визуализиране на крайния дизайн. Алгоритъмът за оптимизация на роя на частиците успешно оптимизира дизайна на тежкотоварния шарнир с голям ъгъл, като гарантира, че той отговаря на всички изисквания за проектиране.

В заключение, алгоритъмът за оптимизация на частиците роя се оказа ефективен при оптимизиране на дизайна на голям ъгъл с големи разстояния. Чрез внимателна конфигурация и анализ беше постигнат оптималният дизайн на механизма 2RPR. Механичният дизайн, включително изборът на компоненти и материали, беше успешно завършен. CAD моделът осигурява визуално представяне на крайния дизайн. Като цяло алгоритмите за оптимизация на частиците роят предлагат ценен инструмент за ефикасния и ефективен дизайн на панти и допринасят за подобряване на производителността и функционалността на механичните устройства в различни индустрии.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Вей Минхе, Хан Xianguo, Zhang Jun. Изследване на оптимизация на 3-UPS/S Паралелна билярдна панта с топка [J]. Аерокосмическа технология за производство, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Съвместен дизайн на нов супер-радостен robotj. Механичен дизайн и производство, 2010 (6): 148-150.

3. Ян Шун, Кай Анджианг. Оптимален дизайн на параметрите за регулиране на напрежението на педала на педала на електронния ускорител въз основа на алгоритъма за оптимизация на роя на RBF и частици [J]. Механичен дизайн и производство, 2011 (1): 72-74.