Dizajn závesu s vysokým výkonom s veľkým uhlom rotácie založený na optimalizácii roja častíc_inge viem

Žely sú základnými komponentmi v mechanických zariadeniach, ktoré umožňujú pohyb a rotáciu. Zatiaľ čo rôzne typy pántov sa široko používajú v odvetviach, ako sú rotačné pánty, pánske pánty, sférické pánty, hydraulické valce a páry orechov s guľôčkovými skrutkami, stále majú určité obmedzenia. Napríklad pri veľkých zaťaženiach musia byť tradičné pánty silné, aby sa splnili požiadavky na tuhosť. Okrem toho, v špeciálnych prípadoch, keď je priestor obmedzený a náklady sú veľké, tradičné pánty sa môžu snažiť plniť svoju funkciu.

Výsledkom je, že rastie záujem o výskum nových návrhov závesu. Algoritmus optimalizácie častíc (PSO), typ algoritmu inteligencie Swarm, získal významný vývoj a aplikáciu v inžinierskych poliach. Tento algoritmus využíva správanie skupín vtákov, ktoré lietajú na jedlo na dosiahnutie optimálnych riešení v zložitých priestoroch prostredníctvom spolupráce a konkurencie medzi jednotlivcami. Algoritmy PSO sú vysoko efektívne, ľahko implementovateľné a rozsiahle používané v inžinierskej praxi. Základný proces algoritmu PSO zahŕňa inicializáciu, letenie časticami a stanovenie výsledkov. Algoritmus začína náhodným generovaním počiatočnej populácie častíc, ktoré sa pohybujú v uskutočniteľnej oblasti. Výpočtom hodnoty fitnes každej častice algoritmus určuje nový smer pohybu a rýchlosť každej častice. Počas každého kola pohybu častíc majú optimálna častice a historická optimálna častica väčší vplyv na ďalšie kolo pohybu. Po viacerých iteráciách získa algoritmus optimálne riešenie.

Konvergenčná výkonnosť algoritmu PSO sa zlepšila zavedením hmotností zotrvačnosti, ako navrhujú Shi a Eberhart. Evolučná rovnica častíc zahŕňa niekoľko zložiek vrátane zotrvačnosti, poznania a sociálnej spolupráce. Parametre algoritmu, ako napríklad rýchlosť častíc a počet iterácií, je možné upraviť na základe špecifických požiadaviek. Algoritmy PSO sa stali široko používaným algoritmom inteligentnej optimalizácie v inžinierskych aplikáciách a často prekonávajú genetické algoritmy. Algoritmy PSO však stále čelia výzvam, ako je predčasná konvergencia. Preto existoval významný výskum venovaný zlepšeniu algoritmu PSO a riešeniu jeho obmedzení.

V kontexte návrhu závesu zahŕňajú požiadavky projektu zaťaženie 3 ton a rotačný uhol ± 90 stupňov, pričom rozmery nepresahujú 2000 mm x 500 mm x 1 000 mm. Na splnenie týchto požiadaviek je mechanizmus 2RPR vybraný ako mechanizmus závesu. Tento mechanizmus pozostáva z rotujúceho páru a pohyblivého páru, ktorý ponúka vysokú tuhosť, úpravu chýb a kompenzačné schopnosti. Mechanizmus je navyše symetrický, čo umožňuje ľahkú inštaláciu a údržbu.

Počas procesu návrhu optimalizácie sú splnené požiadavky na rotácia a požiadavky na veľkosť použitím geometrických obmedzení. Kľúčovou výzvou však spočíva v zabezpečení zabezpečenia, aby mechanizmus mal vynikajúce schopnosti prenosu sily. To sa zvyčajne dosiahne nastavením minimálneho uhol prenosu pre mechanizmus.

Na analýzu prenosu sily sa ako analytický objekt vyberie tyč CE. Za predpokladu, že hmotnosť zaťaženia M a vzdialenosť d medzi jeho stredom a páru rotácie, sa skúma sila vyvíjaná na tyčinku CE. Zohľadnením uhlov medzi silami a tyčou CE, ako aj uhol medzi tyčou a osou X, je odvodená rovnováha silovej rovnováhy. Táto rovnica zaisťuje schopnosti prenosu sily mechanizmu.

Na základe výsledkov analýzy je pohybujúci sa pár navrhnutý podľa toho. Elektrický valcový model, GSX40-1201, je predbežne vybraný, pričom sa berie do úvahy rozmery zdvihu, ťahu a axiálne. V konečnom návrhu sa zvažujú aj ďalšie faktory, ako napríklad veľkosť komponentov. Posuvné ložiská vyrobené z hliníkového bronzu sú vybrané pre každý rotujúci pár, berúc do úvahy ich vysoké požiadavky na nosenie a presnosť. Hlavné komponenty sú vyrobené z zliatiny 35CRMNSia, ktorá ponúka vysokú pevnosť v ťahu a elastický modul.

Po dokončení mechanického dizajnu je vytvorený model CAD na vizualizáciu konečného dizajnu. Algoritmus optimalizácie rojov častíc úspešne optimalizoval konštrukciu závesu s veľkým rotačným uhlom, čím sa zaisťuje, že spĺňa všetky požiadavky na konštrukciu.

Záverom možno povedať, že algoritmus optimalizácie rojov častíc sa ukázal ako účinný pri optimalizácii návrhu závesu s veľkým rotáciou. Prostredníctvom starostlivej konfigurácie a analýzy sa dosiahol optimálny návrh mechanizmu 2RPR. Mechanický dizajn vrátane výberu komponentov a materiálov bol úspešne dokončený. Model CAD poskytuje vizuálne znázornenie konečného návrhu. Celkovo ponúkajú algoritmy optimalizácie rojov častíc cenný nástroj na efektívny a efektívny návrh závesov a prispievajú k zlepšeniu výkonnosti a funkčnosti mechanických zariadení v rôznych odvetviach.

Odkazy:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Jun. Výskum optimalizácie na 3-ups/s paralelný biliardový guľový záves [J]. Výrobná technológia Aerospace, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Spoločný dizajn nového super-redundantného robotj. Mechanický dizajn a výroba, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Optimálny návrh parametrov nastavenia napätia pedálu elektronického urýchľovača založený na algoritme optimalizácie roja RBF a optimalizácie rojov častíc [J]. Mechanical Design and Manufacturing, 2011 (1): 72-74.