Disenyo ng mabibigat na tungkulin na bisagra na may malaking anggulo ng pag-ikot batay sa pag-optimize ng butil ng butil na pag-optimize_hinge alam

Ang mga bisagra ay mahahalagang sangkap sa mga mekanikal na aparato, na nagpapahintulot sa paggalaw at pag -ikot. Habang ang iba't ibang uri ng mga bisagra ay malawakang ginagamit sa mga industriya, tulad ng mga rotary hinges, hooke hinges, spherical hinges, hydraulic cylinders, at mga pares ng bola ng bola, mayroon pa rin silang ilang mga limitasyon. Halimbawa, sa ilalim ng mabibigat na naglo -load, ang mga tradisyonal na bisagra ay kailangang makapal upang matugunan ang mga kinakailangan sa rigidity. Bilang karagdagan, sa mga espesyal na kaso kung saan ang puwang ay limitado at ang mga naglo -load ay malaki, ang tradisyonal na mga bisagra ay maaaring magpupumilit upang matupad ang kanilang pag -andar.

Bilang isang resulta, nagkaroon ng lumalagong interes sa pagsasaliksik ng mga bagong disenyo ng bisagra. Ang algorithm ng Particle Swarm Optimization (PSO), isang uri ng algorithm ng intelektwal na algorithm, ay nakakuha ng makabuluhang pag -unlad at aplikasyon sa mga larangan ng engineering. Ginagamit ng algorithm na ito ang pag -uugali ng mga pangkat ng ibon na lumilipad para sa pagkain upang makamit ang pinakamainam na solusyon sa mga kumplikadong puwang sa pamamagitan ng pakikipagtulungan at kumpetisyon sa mga indibidwal. Ang mga algorithm ng PSO ay lubos na mahusay, madaling ipatupad, at malawak na ginagamit sa kasanayan sa engineering. Ang pangunahing proseso ng isang algorithm ng PSO ay may kasamang pagsisimula, paglipad ng butil, at pagpapasiya ng resulta. Ang algorithm ay nagsisimula sa pamamagitan ng random na pagbuo ng isang paunang populasyon ng mga particle, na lumipat sa loob ng magagawa na rehiyon. Sa pamamagitan ng pagkalkula ng halaga ng fitness ng bawat butil, tinutukoy ng algorithm ang bagong direksyon ng paggalaw at bilis ng bawat butil. Sa bawat pag -ikot ng paggalaw ng butil, ang pinakamainam na butil at ang makasaysayang pinakamainam na butil ay may higit na impluwensya sa susunod na pag -ikot ng paggalaw. Matapos ang maramihang mga iterasyon, nakuha ng algorithm ang pinakamainam na solusyon.

Ang pagganap ng tagpo ng algorithm ng PSO ay napabuti sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga timbang na inertia, tulad ng iminungkahi nina Shi at Eberhart. Ang equation ng ebolusyon ng butil ay nagsasangkot ng ilang mga sangkap, kabilang ang pagkawalang -galaw, pag -unawa, at kooperasyong panlipunan. Ang mga parameter ng algorithm, tulad ng bilis ng butil at bilang ng mga iterations, ay maaaring nababagay batay sa mga tiyak na kinakailangan. Ang mga algorithm ng PSO ay naging isang malawak na ginagamit na intelihenteng pag -optimize ng algorithm sa mga aplikasyon ng engineering at madalas na higit pa sa mga genetic algorithm. Gayunpaman, ang mga algorithm ng PSO ay nahaharap pa rin sa mga hamon, tulad ng napaaga na tagpo. Samakatuwid, nagkaroon ng makabuluhang pananaliksik na nakatuon sa pagpapabuti ng algorithm ng PSO at pagtugon sa mga limitasyon nito.

Sa konteksto ng disenyo ng bisagra, ang mga kinakailangan sa proyekto ay nagsasama ng isang kapasidad ng pag -load ng 3 tonelada at isang anggulo ng pag -ikot ng ± 90 degree, na may mga sukat na hindi hihigit sa 2000 mm x 500 mm x 1000 mm. Upang matugunan ang mga kinakailangang ito, ang mekanismo ng 2RPR ay napili bilang mekanismo ng bisagra. Ang mekanismong ito ay binubuo ng isang umiikot na pares at isang gumagalaw na pares, na nag -aalok ng mataas na katigasan, pagsasaayos ng error, at mga kakayahan sa kabayaran. Bilang karagdagan, ang mekanismo ay simetriko, pagpapagana ng madaling pag -install at pagpapanatili.

Sa panahon ng proseso ng disenyo ng pag -optimize, ang anggulo ng pag -ikot at mga kinakailangan sa laki ay natutugunan sa pamamagitan ng paglalapat ng mga hadlang na geometric. Gayunpaman, ang pangunahing hamon ay namamalagi sa pagtiyak na ang mekanismo ay may mahusay na mga kakayahan sa paghahatid ng lakas. Ito ay karaniwang nakamit sa pamamagitan ng pagtatakda ng isang minimum na anggulo ng paghahatid para sa mekanismo.

Upang pag -aralan ang paghahatid ng puwersa, ang rod ce ay napili bilang object object. Sa pag -aakalang isang load mass ng m at isang distansya ng D sa pagitan ng sentro ng masa at ang pares ng pag -ikot, ang puwersa na isinagawa sa rod ce ay sinuri. Sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa mga anggulo sa pagitan ng mga puwersa at rod ce, pati na rin ang anggulo sa pagitan ng baras at x-axis, ang isang equation ng balanse ng puwersa ay nagmula. Tinitiyak ng equation na ito ang mga kakayahan sa paghahatid ng lakas ng mekanismo.

Batay sa mga resulta ng pagsusuri, ang gumagalaw na pares ay idinisenyo nang naaayon. Ang isang modelo ng electric cylinder, GSX40-1201, ay napili nang paunang, na isinasaalang-alang ang stroke, thrust, at mga sukat ng ehe. Ang iba pang mga kadahilanan, tulad ng laki ng sangkap, ay isinasaalang -alang din sa pangwakas na disenyo. Ang mga sliding bearings na gawa sa aluminyo na tanso ay pinili para sa bawat umiikot na pares, isinasaalang-alang ang kanilang mataas na kapasidad na nagdadala ng pagkarga at mga kinakailangan sa katumpakan. Ang mga pangunahing sangkap ay gawa sa 35crmnsia haluang metal na bakal, na nag -aalok ng mataas na lakas ng makunat at nababanat na modulus.

Kapag natapos ang mekanikal na disenyo, ang isang modelo ng CAD ay itinatag upang mailarawan ang pangwakas na disenyo. Ang algorithm ng pag-optimize ng butil ng butil ay matagumpay na na-optimize ang disenyo ng malaking-rotation-anggulo na mabibigat na bisagra, tinitiyak na nakakatugon ito sa lahat ng mga kinakailangan sa disenyo.

Sa konklusyon, ang algorithm ng pag-optimize ng butil ng butil ay napatunayan na epektibo sa pag-optimize ng disenyo ng isang malaking-rotation-anggulo na mabibigat na bisagra. Sa pamamagitan ng maingat na pagsasaayos at pagsusuri, nakamit ang pinakamainam na disenyo ng mekanismo ng 2RPR. Ang disenyo ng mekanikal, kabilang ang pagpili ng mga sangkap at materyales, ay matagumpay na nakumpleto. Ang modelo ng CAD ay nagbibigay ng isang visual na representasyon ng pangwakas na disenyo. Sa pangkalahatan, ang mga algorithm ng pag -optimize ng butil ng butil ay nag -aalok ng isang mahalagang tool para sa mahusay at epektibong disenyo ng mga bisagra at mag -ambag sa pagpapabuti ng pagganap at pag -andar ng mga mekanikal na aparato sa iba't ibang mga industriya.

Mga Sanggunian:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Jun. Ang pag-optimize ng pananaliksik sa 3-up/s parallel billiard ball hinge [j]. Aerospace Manufacturing Technology, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Magkasanib na disenyo ng bagong super-kalabisan na robotj. Mekanikal na Disenyo at Paggawa, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Ang optimal na disenyo ng mga elektronikong accelerator pedal boltahe na mga parameter ng pagsasaayos batay sa RBF at particle swarm optimization algorithm [j]. Mekanikal na Disenyo at Paggawa, 2011 (1): 72-74.