Ontwerp van zware scharnier met grote rotatiehoek op basis van deeltjeszwermoptimalisatie_hinge weet

Scharnieren zijn essentiële componenten in mechanische apparaten, waardoor beweging en rotatie mogelijk is. Hoewel verschillende soorten scharnieren op grote schaal zijn gebruikt in industrieën, zoals roterende scharnieren, hooke -scharnieren, bolvormige scharnieren, hydraulische cilinders en kogelschroefmoerparen, hebben ze nog steeds bepaalde beperkingen. Bij zware belastingen moeten traditionele scharnieren bijvoorbeeld dik zijn om te voldoen aan de stijfheidseisen. Bovendien, in speciale gevallen waar de ruimte beperkt is en de belastingen groot zijn, kunnen traditionele scharnieren moeite hebben om hun functie te vervullen.

Als gevolg hiervan is er een groeiende interesse geweest in het onderzoeken van nieuwe scharnierontwerpen. Deeltjeszwermoptimalisatie (PSO) algoritme, een type zwerm intelligentie -algoritme, heeft een aanzienlijke ontwikkeling en toepassing op het gebied van technische gebieden gekregen. Dit algoritme maakt gebruik van het gedrag van vogelgroepen die naar voedsel vliegen om optimale oplossingen in complexe ruimtes te bereiken door middel van samenwerking en concurrentie tussen individuen. PSO -algoritmen zijn zeer efficiënt, gemakkelijk te implementeren en worden uitgebreid gebruikt in de technische praktijk. Het basisproces van een PSO -algoritme omvat initialisatie, deeltjesvlucht en de bepaling van het resultaat. Het algoritme begint door willekeurig een initiële populatie deeltjes te genereren, die zich binnen het haalbare gebied bewegen. Door de fitnesswaarde van elk deeltje te berekenen, bepaalt het algoritme de nieuwe bewegingsrichting en snelheid van elk deeltje. Tijdens elke ronde van deeltjesbeweging hebben het optimale deeltje en het historische optimale deeltje een grotere invloed op de volgende bewegingsronde. Na meerdere iteraties verkrijgt het algoritme de optimale oplossing.

De convergentieprestaties van het PSO -algoritme zijn verbeterd door traagheidsgewichten te introduceren, zoals voorgesteld door Shi en Eberhart. De vergelijking van de deeltjesevolutie omvat verschillende componenten, waaronder traagheid, cognitie en sociale samenwerking. De algoritmeparameters, zoals de deeltjessnelheid en het aantal iteraties, kunnen worden aangepast op basis van specifieke vereisten. PSO -algoritmen zijn een algemeen gebruikt intelligent optimalisatie -algoritme in technische toepassingen geworden en presteren vaak beter dan genetische algoritmen. PSO -algoritmen staan ​​echter nog steeds voor uitdagingen, zoals voortijdige convergentie. Daarom is er aanzienlijk onderzoek gedaan om het PSO -algoritme te verbeteren en de beperkingen ervan aan te pakken.

In de context van het scharnierontwerp omvatten de projectvereisten een laadcapaciteit van 3 ton en een rotatiehoek van ± 90 graden, met afmetingen van maximaal 2000 mm x 500 mm x 1000 mm. Om aan deze vereisten te voldoen, wordt het 2RPR -mechanisme gekozen als het scharniermechanisme. Dit mechanisme bestaat uit een roterend paar en een bewegend paar en biedt een hoge stijfheid, foutaanpassing en compensatiemogelijkheden. Bovendien is het mechanisme symmetrisch, waardoor eenvoudige installatie en onderhoud mogelijk is.

Tijdens het optimalisatie -ontwerpproces wordt aan de rotatiehoek en grootte -vereisten voldaan door geometrische beperkingen toe te passen. De belangrijkste uitdaging ligt er echter in dat het mechanisme uitstekende krachttransmissiemogelijkheden heeft. Dit wordt meestal bereikt door een minimale transmissiehoek voor het mechanisme in te stellen.

Om de krachttransmissie te analyseren, wordt de staaf CE geselecteerd als het analyseobject. Uitgaande van een belastingsmassa van M en een afstand van D tussen het massamiddelpunt en het rotatiepaar, wordt de kracht uitgeoefend op de staaf CE onderzocht. Door de hoeken tussen de krachten en de staaf CE te overwegen, evenals de hoek tussen de staaf en de x-as, wordt een krachtbalansvergelijking afgeleid. Deze vergelijking zorgt voor de krachttransmissiemogelijkheden van het mechanisme.

Op basis van de analyseresultaten is het bewegende paar dienovereenkomstig ontworpen. Een elektrisch cilindermodel, GSX40-1201, is voorlopig geselecteerd, rekening houdend met beroerte, stuwkracht en axiale dimensies. Andere factoren, zoals componentgrootte, worden ook in het uiteindelijke ontwerp beschouwd. Schuiflagers gemaakt van aluminium brons worden gekozen voor elk roterend paar, gezien hun hoge belastingdragende capaciteit en precisievereisten. De belangrijkste componenten zijn gemaakt van 35CRMNSIA -legeringsstaal, dat een hoge treksterkte en elastische modulus biedt.

Na voltooiing van het mechanische ontwerp wordt een CAD -model opgericht om het uiteindelijke ontwerp te visualiseren. Het deeltjeszwermoptimalisatie-algoritme heeft het ontwerp van het zware scharnier met grote rotatie-hoek met succes geoptimaliseerd, waardoor het aan alle ontwerpvereisten voldoet.

Concluderend is het deeltjes-zwermoptimalisatie-algoritme effectief gebleken bij het optimaliseren van het ontwerp van een grote scharniergangen met een groot rotatie. Door zorgvuldige configuratie en analyse werd het optimale ontwerp van het 2RPR -mechanisme bereikt. Het mechanische ontwerp, inclusief de selectie van componenten en materialen, werd met succes voltooid. Het CAD -model biedt een visuele weergave van het uiteindelijke ontwerp. Over het algemeen bieden deeltjeszwermoptimalisatie -algoritmen een waardevol hulpmiddel voor het efficiënte en effectieve ontwerp van scharnieren en bijdragen aan het verbeteren van de prestaties en functionaliteit van mechanische apparaten in verschillende industrieën.

Referenties:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Jun. Optimalisatieonderzoek naar 3-ups/s Parallel Billiard Ball Hinge [J]. Aerospace Manufacturing Technology, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Gezamenlijk ontwerp van nieuwe super-redundante robotj. Mechanisch ontwerp en productie, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Optimaal ontwerp van elektronische versnellingspedaalspanningsaanpassingsparameters op basis van RBF- en deeltjeszwermoptimalisatie -algoritme [J]. Mechanisch ontwerp en productie, 2011 (1): 72-74.