Дизайн тяжелого шарнира с большим углом вращения на основе частиц оптимизации роя_HHINGE

Петли являются важными компонентами в механических устройствах, что позволяет двигаться и вращение. В то время как различные виды петли широко использовались в отраслях, таких как вращающиеся петли, петли, сферические петли, гидравлические цилиндры и пары шариковых гаек, они все еще имеют определенные ограничения. Например, при тяжелых нагрузках традиционные петли должны быть толстыми, чтобы удовлетворить требования к жесткости. Кроме того, в особых случаях, когда пространство ограничено, а нагрузки большие, традиционные петли могут изо всех сил пытаться выполнить свою функцию.

В результате растут интерес к исследованию новых дизайнов шарниров. Алгоритм оптимизации роя частиц (PSO), тип алгоритма разведки роя, получил значительную разработку и применение в инженерных областях. Этот алгоритм использует поведение групп птиц, летающих для пищи, для достижения оптимальных решений в сложных пространствах посредством сотрудничества и конкуренции среди людей. Алгоритмы PSO высокоэффективны, просты в реализации и широко используются в инженерной практике. Основной процесс алгоритма PSO включает в себя инициализацию, полет частиц и определение результатов. Алгоритм начинается с случайного генерирования начальной популяции частиц, которые движутся в пределах возможной области. Рассчитая значение пригодности каждой частицы, алгоритм определяет новое направление движения и скорость каждой частицы. Во время каждого раунда движения частиц оптимальная частица и историческая оптимальная частица оказывают большее влияние на следующий раунд движения. После нескольких итераций алгоритм получает оптимальное решение.

Производительность конвергенции алгоритма PSO была улучшена за счет введения весов инерции, как предложено Ши и Эберхарт. Уравнение эволюции частиц включает в себя несколько компонентов, включая инерцию, познание и социальное сотрудничество. Параметры алгоритма, такие как скорость частиц и количество итераций, могут быть скорректированы на основе конкретных требований. Алгоритмы PSO стали широко используемым интеллектуальным алгоритмом оптимизации в инженерных приложениях и часто превосходят генетические алгоритмы. Тем не менее, алгоритмы PSO все еще сталкиваются с проблемами, такими как преждевременная конвергенция. Таким образом, были проведены значительные исследования, посвященные улучшению алгоритма PSO и устранению его ограничений.

В контексте конструкции шарниров требования к проекту включают в себя емкость нагрузки 3 тонны и угол вращения ± 90 градусов, а размеры не превышают 2000 мм x 500 мм x 1000 мм. Чтобы удовлетворить эти требования, механизм 2RPR выбирается в качестве механизма шарнира. Этот механизм состоит из вращающейся пары и движущейся пары, предлагая высокую жесткость, регулировку ошибок и компенсацию. Кроме того, механизм симметричен, что обеспечивает легкую установку и обслуживание.

Во время процесса проектирования оптимизации требования к углу и размеру поворота выполняются путем применения геометрических ограничений. Тем не менее, ключевая задача заключается в обеспечении того, чтобы механизм обладал превосходными возможностями передачи силы. Это обычно достигается путем установки минимального угла передачи для механизма.

Чтобы проанализировать передачу силы, в качестве объекта анализа выбирается стержень CE. Предполагая массу нагрузки M и расстояние D между его центром массы и парой вращения, рассматривается сила на стержне CE. Рассматривая углы между силами и стержней CE, а также угол между стержнем и осью X, выясняется уравнение баланса силового баланса. Это уравнение гарантирует возможности передачи силы механизма.

Основываясь на результатах анализа, перемещая пара разработана соответственно. Модель электрического цилиндра, GSX40-1201, предварительно отобрана, учитывая ход, тягу и осевые размеры. Другие факторы, такие как размер компонентов, также рассматриваются в окончательном дизайне. Для каждой вращающей пары выбираются скользящие подшипники из алюминиевой бронзы, учитывая их высокую нагрузку и точность. Основные компоненты изготовлены из сплавной стали 35CRMNSIA, которая предлагает высокую прочность на растяжение и модуль упругости.

После завершения механического дизайна создана модель САПР для визуализации окончательного дизайна. Алгоритм оптимизации роя частиц успешно оптимизировал конструкцию шарнира с большим углами с большим углами, гарантируя, что он удовлетворяет все требования к проектированию.

В заключение, алгоритм оптимизации роя частиц оказался эффективным в оптимизации конструкции большего углаголью шарнира. Благодаря тщательной конфигурации и анализу была достигнута оптимальная конструкция механизма 2RPR. Механический дизайн, включая выбор компонентов и материалов, был успешно завершен. Модель САПР обеспечивает визуальное представление окончательного дизайна. В целом, алгоритмы оптимизации роя частиц предлагают ценный инструмент для эффективной и эффективной конструкции петли и способствуют повышению производительности и функциональности механических устройств в различных отраслях.

Ссылки:

1. Вэй Минхе, Хан Сянгу, Чжан Джун. Исследование оптимизации на параллельных бильярдных шарнирных шарнирных шарниров с 3-м раз/с [J]. Технология аэрокосмического производства, 2011 (3): 19-23.

2. Чен Лишун, Ли Ли, Чжан Хонлиан. Совместный дизайн нового супер-восстановительного робота. Механический дизайн и производство, 2010 (6): 148-150.

3. Ян Шун, Кай Анцзян. Оптимальная конструкция параметров регулировки напряжения педали ускорителя на основе алгоритма оптимизации роя RBF и частиц [J]. Механический дизайн и производство, 2011 (1): 72-74.