입자 떼 최적화를 기반으로 한 큰 회전 각도를 가진 중단 힌지의 설계

경첩은 기계 장치의 필수 구성 요소로 이동 및 회전이 가능합니다. 로터리 힌지, 홈 힌지, 구형 힌지, 유압 실린더 및 볼 스크류 너트 쌍과 같은 다양한 유형의 힌지가 산업에서 널리 사용되었지만 여전히 특정 제한 사항이 있습니다. 예를 들어, 무거운 하중에서는 강성 요구 사항을 충족하려면 전통적인 경첩이 두껍게되어야합니다. 또한, 공간이 제한되어 있고 하중이 크면 전통적인 경첩은 기능을 충족시키는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.

결과적으로 새로운 힌지 디자인 연구에 대한 관심이 높아지고 있습니다. Swarm Intelligence 알고리즘의 유형 인 Particle Swarm Optimization (PSO) 알고리즘은 엔지니어링 분야에서 상당한 개발 및 응용 분야를 얻었습니다. 이 알고리즘은 개인 간의 공동 작업과 경쟁을 통해 복잡한 공간에서 최적의 솔루션을 달성하기 위해 음식을 위해 비행하는 조류 그룹의 행동을 활용합니다. PSO 알고리즘은 매우 효율적이고 구현하기 쉽고 엔지니어링 실무에 광범위하게 사용됩니다. PSO 알고리즘의 기본 프로세스에는 초기화, 입자 비행 및 결과 결정이 포함됩니다. 알고리즘은 실행 가능한 영역 내에서 이동하는 초기 입자 집단을 무작위로 생성함으로써 시작됩니다. 각 입자의 체력 값을 계산함으로써 알고리즘은 각 입자의 새로운 움직임 방향과 속도를 결정합니다. 각각의 입자 운동 라운드 동안, 최적의 입자와 역사적 최적 입자는 다음 운동 라운드에 더 큰 영향을 미칩니다. 여러 반복 후 알고리즘은 최적의 솔루션을 얻습니다.

Shi와 Eberhart가 제안한대로 관성 가중치를 도입함으로써 PSO 알고리즘의 수렴 성능이 향상되었습니다. 입자 진화 방정식에는 관성,인지 및 사회적 협력을 포함한 여러 구성 요소가 포함됩니다. 입자 속도 및 반복 수와 같은 알고리즘 매개 변수는 특정 요구 사항에 따라 조정할 수 있습니다. PSO 알고리즘은 엔지니어링 애플리케이션에서 널리 사용되는 지능형 최적화 알고리즘이되었으며 종종 유전자 알고리즘을 능가했습니다. 그러나 PSO 알고리즘은 여전히 ​​조기 수렴과 같은 도전에 직면 해 있습니다. 따라서 PSO 알고리즘을 개선하고 그 한계를 해결하기위한 상당한 연구가있었습니다.

힌지 설계의 맥락에서, 프로젝트 요구 사항에는 3 톤의 하중 용량과 ± 90 도의 회전 각도가 포함되며, 치수는 2000mm x 500mm x 1000mm를 초과하지 않습니다. 이러한 요구 사항을 충족시키기 위해 2RPR 메커니즘은 힌지 메커니즘으로 선택됩니다. 이 메커니즘은 회전 쌍과 움직이는 쌍으로 구성되며, 강성, 오류 조정 및 보상 기능을 제공합니다. 또한 메커니즘은 대칭 적이며 쉽게 설치 및 유지 보수를 가능하게합니다.

최적화 설계 프로세스 중에 회전 각도 및 크기 요구 사항은 기하학적 제약 조건을 적용하여 충족됩니다. 그러나 주요 과제는 메커니즘에 탁월한 힘 전송 기능을 갖도록하는 데 있습니다. 이것은 일반적으로 메커니즘에 대한 최소 전송 각도를 설정하여 달성됩니다.

힘 전송을 분석하기 위해로드 CE는 분석 객체로 선택됩니다. M의 부하 질량과 질량 중심과 회전 쌍 사이의 D의 거리를 가정하면,로드 CE에 가해지는 힘이 검사된다. 로드와 x 축 사이의 각도뿐만 아니라 힘과로드 CE 사이의 각도를 고려함으로써 힘 균형 방정식이 도출됩니다. 이 방정식은 메커니즘의 힘 전송 기능을 보장합니다.

분석 결과를 기반으로 이동 쌍은 그에 따라 설계되었습니다. 전기 실린더 모델 인 GSX40-1201은 예비로 선택되어 뇌졸중, 추력 및 축 치수를 고려합니다. 구성 요소 크기와 같은 다른 요소도 최종 설계에서 고려됩니다. 알루미늄 청동으로 만들어진 슬라이딩 베어링은 높은로드 베어링 용량 및 정밀 요구 사항을 고려하여 각 회전 쌍에 대해 선택됩니다. 주요 성분은 35CRMNSIA 합금 강철로 만들어졌으며, 이는 높은 인장 강도와 탄성 계수를 제공합니다.

기계 설계가 완료되면 최종 설계를 시각화하기 위해 CAD 모델이 설정됩니다. 입자 떼 최적화 알고리즘은 대규모 로테이션 신각 강력한 힌지의 설계를 성공적으로 최적화하여 모든 설계 요구 사항을 충족시킬 수 있도록합니다.

결론적으로, 입자 떼 최적화 알고리즘은 대규모 로테이션 신각 중단 힌지의 설계를 최적화하는 데 효과적이라는 것이 입증되었습니다. 신중한 구성 및 분석을 통해 2RPR 메커니즘의 최적 설계가 달성되었습니다. 구성 요소 및 재료 선택을 포함한 기계 설계가 성공적으로 완료되었습니다. CAD 모델은 최종 디자인의 시각적 표현을 제공합니다. 전반적으로 입자 떼 최적화 알고리즘은 힌지의 효율적이고 효과적인 설계를위한 귀중한 도구를 제공하고 다양한 산업에서 기계 장치의 성능과 기능을 향상시키는 데 기여합니다.

참조:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Jun. 3-UPS/S 평행 당구 공 힌지에 대한 최적화 연구 [J]. 항공 우주 제조 기술, 2011 (3) : 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. 새로운 슈퍼 중복 로봇의 공동 설계. 기계 설계 및 제조, 2010 (6) : 148-150.

3. 양 슐, 카이 안지 앙 RBF 및 입자 떼 최적화 알고리즘을 기반으로 한 전자 가속기 페달 전압 조정 파라미터의 최적 설계 [J]. 기계 설계 및 제조, 2011 (1) : 72-74.