Desain engsel tugas berat dengan sudut rotasi besar berdasarkan partikel kawanan optimisasi_hinge tahu

Engsel adalah komponen penting dalam perangkat mekanis, memungkinkan untuk gerakan dan rotasi. Sementara berbagai jenis engsel telah banyak digunakan di industri, seperti engsel putar, engsel hooke, engsel bola, silinder hidrolik, dan pasangan mur sekrup bola, mereka masih memiliki keterbatasan tertentu. Misalnya, di bawah beban berat, engsel tradisional harus tebal untuk memenuhi persyaratan kekakuan. Selain itu, dalam kasus khusus di mana ruang terbatas dan beban besar, engsel tradisional mungkin berjuang untuk memenuhi fungsinya.

Akibatnya, ada minat yang semakin besar dalam meneliti desain engsel baru. Algoritma Optimasi Partikel Swarm (PSO), sejenis algoritma intelijen Swarm, telah memperoleh pengembangan dan aplikasi yang signifikan di bidang teknik. Algoritma ini memanfaatkan perilaku kelompok burung yang terbang untuk makanan untuk mencapai solusi optimal di ruang yang kompleks melalui kolaborasi dan persaingan di antara individu. Algoritma PSO sangat efisien, mudah diimplementasikan, dan digunakan secara luas dalam praktik teknik. Proses dasar algoritma PSO meliputi inisialisasi, penerbangan partikel, dan penentuan hasil. Algoritma dimulai dengan secara acak menghasilkan populasi awal partikel, yang bergerak di dalam wilayah yang layak. Dengan menghitung nilai kebugaran masing -masing partikel, algoritma menentukan arah gerakan dan kecepatan masing -masing partikel yang baru. Selama setiap putaran gerakan partikel, partikel optimal dan partikel optimal historis memiliki pengaruh yang lebih besar pada putaran gerak berikutnya. Setelah beberapa iterasi, algoritma memperoleh solusi optimal.

Kinerja konvergensi dari algoritma PSO telah ditingkatkan dengan memperkenalkan bobot inersia, seperti yang diusulkan oleh Shi dan Eberhart. Persamaan evolusi partikel melibatkan beberapa komponen, termasuk inersia, kognisi, dan kerja sama sosial. Parameter algoritma, seperti kecepatan partikel dan jumlah iterasi, dapat disesuaikan berdasarkan persyaratan spesifik. Algoritma PSO telah menjadi algoritma optimasi cerdas yang banyak digunakan dalam aplikasi rekayasa dan seringkali mengungguli algoritma genetika. Namun, algoritma PSO masih menghadapi tantangan, seperti konvergensi prematur. Oleh karena itu, ada penelitian yang signifikan yang didedikasikan untuk meningkatkan algoritma PSO dan mengatasi keterbatasannya.

Dalam konteks desain engsel, persyaratan proyek mencakup kapasitas beban 3 ton dan sudut rotasi ± 90 derajat, dengan dimensi tidak melebihi 2000 mm x 500 mm x 1000 mm. Untuk memenuhi persyaratan ini, mekanisme 2RPR dipilih sebagai mekanisme engsel. Mekanisme ini terdiri dari pasangan yang berputar dan pasangan yang bergerak, menawarkan kekakuan tinggi, penyesuaian kesalahan, dan kemampuan kompensasi. Selain itu, mekanismenya simetris, memungkinkan pemasangan dan pemeliharaan yang mudah.

Selama proses desain optimasi, persyaratan sudut rotasi dan ukuran dipenuhi dengan menerapkan kendala geometris. Namun, tantangan utama terletak pada memastikan mekanisme memiliki kemampuan transmisi gaya yang sangat baik. Ini biasanya dicapai dengan mengatur sudut transmisi minimum untuk mekanisme.

Untuk menganalisis transmisi gaya, batang CE dipilih sebagai objek analisis. Dengan asumsi massa beban M dan jarak D antara pusat massa dan pasangan rotasi, gaya yang diberikan pada batang CE diperiksa. Dengan mempertimbangkan sudut antara gaya dan batang CE, serta sudut antara batang dan sumbu x, persamaan keseimbangan gaya diturunkan. Persamaan ini memastikan kemampuan transmisi gaya mekanisme.

Berdasarkan hasil analisis, pasangan bergerak dirancang sesuai. Model silinder listrik, GSX40-1201, sebelumnya dipilih, dengan mempertimbangkan stroke, dorong, dan dimensi aksial. Faktor -faktor lain, seperti ukuran komponen, juga dipertimbangkan dalam desain akhir. Bantalan geser yang terbuat dari perunggu aluminium dipilih untuk setiap pasangan yang berputar, mengingat kapasitas penahan beban yang tinggi dan persyaratan presisi. Komponen utama terbuat dari baja paduan 35crmnsia, yang menawarkan kekuatan tarik tinggi dan modulus elastis.

Setelah menyelesaikan desain mekanis, model CAD didirikan untuk memvisualisasikan desain akhir. Algoritma optimisasi gerombolan partikel telah berhasil mengoptimalkan desain engsel tugas berat sudut rotasi besar, memastikannya memenuhi semua persyaratan desain.

Sebagai kesimpulan, algoritma optimasi gerombolan partikel telah terbukti efektif dalam mengoptimalkan desain engsel tugas berat sudut rotasi besar. Melalui konfigurasi dan analisis yang cermat, desain optimal dari mekanisme 2RPR tercapai. Desain mekanis, termasuk pemilihan komponen dan bahan, berhasil diselesaikan. Model CAD memberikan representasi visual dari desain akhir. Secara keseluruhan, algoritma optimasi partikel kawanan menawarkan alat yang berharga untuk desain engsel yang efisien dan efektif dan berkontribusi untuk meningkatkan kinerja dan fungsionalitas perangkat mekanik di berbagai industri.

Referensi:

1. Wei Minhe, Han XIanguo, Zhang Jun. Penelitian optimasi pada 3-up/s biliar paralel engsel [J]. Teknologi Manufaktur Aerospace, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Desain bersama RobotJ super-redundan baru. Desain dan Manufaktur Mekanik, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Desain optimal parameter penyesuaian tegangan akselerator elektronik berdasarkan RBF dan algoritma optimasi swarm partikel [J]. Desain dan Manufaktur Mekanik, 2011 (1): 72-74.