Parçacık sürüsü optimizasyonuna dayalı büyük dönme açısına sahip ağır hizmet menteşesinin tasarımı_hen

Menteşeler, hareket ve dönüşe izin veren mekanik cihazlarda temel bileşenlerdir. Döner menteşeler, hooke menteşeleri, küresel menteşeler, hidrolik silindirler ve bilyalı vidalı somun çiftleri gibi çeşitli menteşeler türleri yaygın olarak kullanılmış olsa da, hala belirli sınırlamaları vardır. Örneğin, ağır yükler altında, sertlik gereksinimlerini karşılamak için geleneksel menteşelerin kalın olması gerekir. Ayrıca, alanın sınırlı olduğu ve yüklerin büyük olduğu özel durumlarda, geleneksel menteşeler işlevlerini yerine getirmek için mücadele edebilir.

Sonuç olarak, yeni menteşe tasarımlarının araştırılmasına artan ilgi var. Bir tür sürü istihbarat algoritması olan parçacık sürüsü optimizasyonu (PSO) algoritması, mühendislik alanlarında önemli bir gelişme ve uygulama kazanmıştır. Bu algoritma, bireyler arasında işbirliği ve rekabet yoluyla karmaşık alanlarda optimal çözümler elde etmek için gıda için uçan kuş gruplarının davranışını kullanır. PSO algoritmaları oldukça verimli, uygulanması kolay ve mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir PSO algoritmasının temel işlemi başlatma, parçacık uçuşu ve sonuç belirlemesini içerir. Algoritma, uygulanabilir bölgede hareket eden ilk bir parçacık popülasyonunu rastgele üreterek başlar. Her bir parçacığın fitness değerini hesaplayarak, algoritma her bir parçacığın yeni hareket yönünü ve hızını belirler. Parçacık hareketinin her turunda, optimal parçacık ve tarihsel optimal parçacık bir sonraki hareket turu üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. Birden fazla yinelemeden sonra, algoritma en uygun çözümü elde eder.

PSO algoritmasının yakınsama performansı, Shi ve Eberhart tarafından önerildiği gibi atalet ağırlıkları getirilerek geliştirilmiştir. Parçacık evrim denklemi, atalet, biliş ve sosyal işbirliği dahil olmak üzere çeşitli bileşenleri içerir. Parçacık hızı ve yineleme sayısı gibi algoritma parametreleri, belirli gereksinimlere göre ayarlanabilir. PSO algoritmaları, mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılan bir akıllı optimizasyon algoritması haline gelmiştir ve genellikle genetik algoritmalardan daha iyi performans göstermiştir. Bununla birlikte, PSO algoritmaları hala erken yakınsama gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Bu nedenle, PSO algoritmasını iyileştirmeye ve sınırlamalarını ele almaya adanmış önemli araştırmalar yapılmıştır.

Menteşe tasarımı bağlamında, proje gereksinimleri 3 ton yük kapasitesi ve ± 90 derecelik bir dönüş açısı içerir ve boyutlar 2000 mm x 500 mm x 1000 mm'yi aşmaz. Bu gereksinimleri karşılamak için, 2RPR mekanizması menteşe mekanizması olarak seçilir. Bu mekanizma, yüksek sertlik, hata ayarı ve tazminat özellikleri sunan dönen bir çift ve hareketli bir çiftten oluşur. Ek olarak, mekanizma simetriktir, bu da kolay kurulum ve bakım sağlar.

Optimizasyon tasarım işlemi sırasında, dönme açısı ve boyut gereksinimleri geometrik kısıtlamalar uygulanarak karşılanır. Bununla birlikte, temel zorluk, mekanizmanın mükemmel kuvvet iletim yeteneklerine sahip olmasını sağlamaktır. Bu genellikle mekanizma için minimum bir iletim açısı ayarlanarak elde edilir.

Kuvvet iletimini analiz etmek için, çubuk CE analiz nesnesi olarak seçilir. Bir yük kütlesi ve kütle merkezi ile dönme çifti arasında d mesafesi varsayıldığında, çubuk üzerinde uygulanan kuvvet incelenir. Kuvvetler ve çubuk CE arasındaki açılar ve çubuk ve X ekseni arasındaki açıyı göz önünde bulundurarak, bir kuvvet dengesi denklemi türetilmiştir. Bu denklem, mekanizmanın kuvvet iletim yeteneklerini sağlar.

Analiz sonuçlarına dayanarak, hareketli çift buna göre tasarlanmıştır. Bir elektrikli silindir modeli olan GSX40-1201, inme, itme ve eksenel boyutlar dikkate alınarak önceden seçilir. Bileşen boyutu gibi diğer faktörler de son tasarımda dikkate alınmaktadır. Alüminyum bronzdan yapılmış kayar rulmanlar, yüksek yük taşıma kapasiteleri ve hassas gereksinimleri göz önüne alındığında, dönen her bir çift için seçilir. Ana bileşenler, yüksek gerilme mukavemeti ve elastik modül sunan 35Crmnsia alaşımlı çelikten yapılmıştır.

Mekanik tasarımın tamamlanmasından sonra, son tasarımı görselleştirmek için bir CAD modeli kurulur. Parçacık sürüsü optimizasyon algoritması, büyük rotasyon açısından ağır-hizmet menteşesinin tasarımını başarıyla optimize etti ve tüm tasarım gereksinimlerini karşılamasını sağladı.

Sonuç olarak, parçacık sürüsü optimizasyon algoritmasının, büyük rotasyon açısından ağır bir menteşenin tasarımını optimize etmede etkili olduğu kanıtlanmıştır. Dikkatli konfigürasyon ve analiz yoluyla, 2RPR mekanizmasının optimal tasarımı elde edildi. Bileşenlerin ve malzemelerin seçimi dahil mekanik tasarım başarıyla tamamlandı. CAD modeli, son tasarımın görsel bir temsilini sağlar. Genel olarak, parçacık sürüsü optimizasyon algoritmaları, menteşelerin verimli ve etkili tasarımı için değerli bir araç sunar ve çeşitli endüstrilerdeki mekanik cihazların performansını ve işlevselliğini iyileştirmeye katkıda bulunur.

Referanslar:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Haziran. 3-up/s paralel bilardo top menteşesi [J] üzerine optimizasyon araştırması. Havacılık ve Uzay Üretim Teknolojisi, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. Yeni Süper Yorum Robotj Ortak Tasarımı. Mekanik Tasarım ve Üretim, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Elektronik hızlandırıcı pedal voltajı ayar parametrelerinin optimal tasarımı RBF ve partikül sürüsü optimizasyon algoritması [J]. Mekanik Tasarım ve Üretim, 2011 (1): 72-74.