Proiectarea balamalei grele cu un unghi de rotație mare bazat pe optimizarea roiurilor de particule_

Balamalele sunt componente esențiale în dispozitivele mecanice, permițând mișcarea și rotirea. În timp ce diverse tipuri de balamale au fost utilizate pe scară largă în industrii, cum ar fi balamale rotative, balamale Hooke, balamale sferice, cilindri hidraulici și perechi de piulițe cu șurub cu bilă, acestea mai au anumite limitări. De exemplu, sub sarcini grele, balamalele tradiționale trebuie să fie groase pentru a îndeplini cerințele de rigiditate. În plus, în cazuri speciale în care spațiul este limitat și încărcăturile sunt mari, balamalele tradiționale se pot lupta pentru a -și îndeplini funcția.

Drept urmare, a existat un interes din ce în ce mai mare în cercetarea noilor proiecte de balamale. Algoritmul de optimizare a rormei de particule (PSO), un tip de algoritm de inteligență a roiului, a obținut o dezvoltare și aplicare semnificativă în domeniile ingineriei. Acest algoritm folosește comportamentul grupurilor de păsări care zboară pentru alimente pentru a obține soluții optime în spații complexe prin colaborare și concurență între indivizi. Algoritmii PSO sunt extrem de eficienți, ușor de implementat și utilizați pe scară largă în practica de inginerie. Procesul de bază al unui algoritm PSO include inițializarea, zborul de particule și determinarea rezultatelor. Algoritmul începe prin a genera aleatoriu o populație inițială de particule, care se deplasează în regiunea fezabilă. Calculând valoarea de fitness a fiecărei particule, algoritmul determină noua direcție de mișcare și viteza fiecărei particule. În timpul fiecărei runde de mișcare a particulelor, particulele optime și particulele optime istorice au o influență mai mare asupra următoarei runde de mișcare. După mai multe iterații, algoritmul obține soluția optimă.

Performanța de convergență a algoritmului PSO a fost îmbunătățită prin introducerea greutăților de inerție, așa cum a propus Shi și Eberhart. Ecuația de evoluție a particulelor implică mai multe componente, inclusiv inerție, cogniție și cooperare socială. Parametrii algoritmului, cum ar fi viteza particulelor și numărul de iterații, pot fi ajustați pe baza cerințelor specifice. Algoritmii PSO au devenit un algoritm de optimizare inteligentă utilizată pe scară largă în aplicațiile de inginerie și au depășit adesea algoritmii genetici. Cu toate acestea, algoritmii PSO încă se confruntă cu provocări, cum ar fi convergența prematură. Prin urmare, au existat cercetări semnificative dedicate îmbunătățirii algoritmului PSO și abordării limitărilor sale.

În contextul proiectării balamalei, cerințele proiectului includ o capacitate de încărcare de 3 tone și un unghi de rotație de ± 90 grade, dimensiunile care nu depășesc 2000 mm x 500 mm x 1000 mm. Pentru a îndeplini aceste cerințe, mecanismul 2RPR este selectat ca mecanism de balamale. Acest mecanism constă dintr -o pereche rotativă și o pereche în mișcare, care oferă o rigiditate ridicată, reglarea erorilor și capacități de compensare. În plus, mecanismul este simetric, permițând instalarea și întreținerea ușoară.

În timpul procesului de proiectare a optimizării, unghiul de rotație și cerințele de dimensiune sunt îndeplinite prin aplicarea constrângerilor geometrice. Cu toate acestea, provocarea cheie constă în asigurarea mecanismului are capacități excelente de transmisie a forței. Acest lucru este de obicei obținut prin stabilirea unui unghi de transmisie minim pentru mecanism.

Pentru a analiza transmisia forței, tija CE este selectată ca obiect de analiză. Presupunând o masă de încărcare a M și o distanță de D între centrul său de masă și perechea de rotație, se examinează forța exercitată pe tija ce. Luând în considerare unghiurile dintre forțe și tija ce, precum și unghiul dintre tijă și axa x, este derivată o ecuație de echilibru a forței. Această ecuație asigură capacitățile de transmitere a forței mecanismului.

Pe baza rezultatelor analizei, perechea în mișcare este proiectată în consecință. Un model de cilindri electric, GSX40-1201, este selectat preliminar, luând în considerare dimensiunile de accident vascular cerebral, tracțiune și axială. Alți factori, cum ar fi dimensiunea componentelor, sunt, de asemenea, luați în considerare în proiectarea finală. Rulmenții glisante din bronz din aluminiu sunt alese pentru fiecare pereche rotativă, având în vedere capacitatea lor ridicată de încărcare și cerințele lor de precizie. Principalele componente sunt realizate din oțel din aliaj de 35crmnsia, care oferă o rezistență ridicată la tracțiune și un modul elastic.

După finalizarea proiectării mecanice, este stabilit un model CAD pentru a vizualiza designul final. Algoritmul de optimizare a rormalelor de particule a optimizat cu succes proiectarea balamalei cu unghi mare de rotație, asigurându-se că îndeplinește toate cerințele de proiectare.

În concluzie, algoritmul de optimizare a roiurilor de particule s-a dovedit eficient în optimizarea proiectării unei balamale cu unghi mare de rotație. Prin o configurație și o analiză atentă, s -a obținut proiectarea optimă a mecanismului 2RPR. Proiectarea mecanică, inclusiv selecția de componente și materiale, a fost finalizată cu succes. Modelul CAD oferă o reprezentare vizuală a designului final. În general, algoritmii de optimizare a rormei de particule oferă un instrument valoros pentru proiectarea eficientă și eficientă a balamalelor și contribuie la îmbunătățirea performanței și funcționalității dispozitivelor mecanice din diferite industrii.

Referințe:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Jun. Cercetări de optimizare pe 3-UP/S Ball Billiard Ball Ball Ball [J]. Tehnologia de fabricație aerospațială, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li LI, Zhang Hongliang. Proiectarea comună a noului robotj super-redundant. Proiectare mecanică și fabricație, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Proiectarea optimă a parametrilor de reglare a tensiunii pedalei de accelerație electronică bazată pe RBF și algoritmul de optimizare a roiului de particule [J]. Proiectare mecanică și fabricație, 2011 (1): 72-74.