Design av tungt gångjärn med stor rotationsvinkel baserad på partikelsvärmoptimering_hinge vet

Gångjärn är viktiga komponenter i mekaniska anordningar, vilket möjliggör rörelse och rotation. Medan olika typer av gångjärn har använts i stor utsträckning i branscher, såsom roterande gångjärn, hooke gångjärn, sfäriska gångjärn, hydrauliska cylindrar och bollskruvmutter, har de fortfarande vissa begränsningar. Under tunga belastningar måste till exempel traditionella gångjärn vara tjocka för att uppfylla styvhetskraven. Dessutom, i speciella fall där utrymmet är begränsat och belastningar är stora, kan traditionella gångjärn kämpa för att uppfylla sin funktion.

Som ett resultat har det ökat intresset för att undersöka nya gångjärnsdesign. Partikelsvärmoptimering (PSO) -algoritm, en typ av svärmintelligensalgoritm, har fått betydande utveckling och tillämpning inom teknikområden. Denna algoritm använder beteendet hos fågelgrupper som flyger för mat för att uppnå optimala lösningar i komplexa utrymmen genom samarbete och konkurrens mellan individer. PSO -algoritmer är mycket effektiva, enkla att implementera och används i stor utsträckning i ingenjörspraxis. Den grundläggande processen för en PSO -algoritm inkluderar initialisering, partikelflygning och resultatbestämning. Algoritmen börjar med att slumpmässigt generera en initial population av partiklar, som rör sig inom det genomförbara regionen. Genom att beräkna konditionvärdet för varje partikel bestämmer algoritmen den nya rörelsesriktningen och hastigheten för varje partikel. Under varje omgång av partikelrörelse har den optimala partikeln och den historiska optimala partikeln ett större inflytande på nästa rörelsesrunda. Efter flera iterationer erhåller algoritmen den optimala lösningen.

Konvergensprestanda för PSO -algoritmen har förbättrats genom att introducera tröghetsvikter, som föreslagits av SHI och Eberhart. Partikelutvecklingsekvationen involverar flera komponenter, inklusive tröghet, kognition och socialt samarbete. Algoritmparametrarna, såsom partikelhastighet och antal iterationer, kan justeras baserat på specifika krav. PSO -algoritmer har blivit en allmänt använt intelligent optimeringsalgoritm i tekniska applikationer och överträffar ofta genetiska algoritmer. PSO -algoritmer står dock fortfarande inför utmaningar, till exempel för tidig konvergens. Därför har det varit betydande forskning som ägnas åt att förbättra PSO -algoritmen och hantera dess begränsningar.

I samband med gångjärnsdesign inkluderar projektkraven en lastkapacitet på 3 ton och en rotationsvinkel på ± 90 grader, med dimensioner som inte överstiger 2000 mm x 500 mm x 1000 mm. För att uppfylla dessa krav väljs 2RPR -mekanismen som gångjärnsmekanismen. Denna mekanism består av ett roterande par och ett rörligt par som erbjuder hög styvhet, feljustering och kompensationsförmåga. Dessutom är mekanismen symmetrisk, vilket möjliggör enkel installation och underhåll.

Under optimeringsprocessen uppfylls rotationsvinkeln och storlekskraven genom att tillämpa geometriska begränsningar. Den viktigaste utmaningen ligger dock i att säkerställa att mekanismen har utmärkta kraftöverföringskapaciteter. Detta uppnås vanligtvis genom att ställa in en minsta växellåda för mekanismen.

För att analysera kraftöverföringen väljs staven CE som analysobjekt. Förutsatt att en lastmassa på M och ett avstånd mellan D mellan dess massa och rotationsparet undersöks kraften på staven CE. Genom att betrakta vinklarna mellan krafterna och stången, såväl som vinkeln mellan stången och x-axeln, härleds en kraftbalansekvation. Denna ekvation säkerställer mekanismens kraftöverföringskapacitet.

Baserat på analysresultaten är det rörliga paret utformat i enlighet därmed. En elektrisk cylindermodell, GSX40-1201, väljs preliminärt, med hänsyn till stroke, drivkraft och axiella dimensioner. Andra faktorer, såsom komponentstorlek, beaktas också i den slutliga designen. Skjutlager gjorda av aluminiumbrons väljs för varje roterande par, med tanke på deras höga bärande kapacitet och precisionskrav. Huvudkomponenterna är gjorda av 35crmnsia legeringsstål, som erbjuder hög draghållfasthet och elastisk modul.

Efter avslutad mekanisk design upprättas en CAD -modell för att visualisera den slutliga designen. Partikelsvärmoptimeringsalgoritmen har framgångsrikt optimerat designen av det stora rotationsvinkliga gångjärnet, vilket säkerställer att det uppfyller alla designkrav.

Sammanfattningsvis har partikelsvärmoptimeringsalgoritmen visat sig vara effektiv för att optimera utformningen av ett stort rotationsvängt tungt gångjärn. Genom noggrann konfiguration och analys uppnåddes den optimala utformningen av 2RPR -mekanismen. Den mekaniska designen, inklusive valet av komponenter och material, slutfördes framgångsrikt. CAD -modellen ger en visuell representation av den slutliga designen. Sammantaget erbjuder partikelsvärmoptimeringsalgoritmer ett värdefullt verktyg för effektiv och effektiv design av gångjärn och bidrar till att förbättra prestandan och funktionaliteten hos mekaniska enheter i olika branscher.

Referenser:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang jun. Optimeringsforskning på 3-ups/s parallella biljardkula gångjärn [J]. Aerospace Manufacturing Technology, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Gemensam design av ny superredundant robotj. Mechanical Design and Manufacturing, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Optimal design av elektroniska acceleratorpedalspänningsjusteringsparametrar baserade på RBF och partikelsvärmoptimeringsalgoritm [J]. Mechanical Design and Manufacturing, 2011 (1): 72-74.