Конструкція важкої шарнірної петлі з великим кутом обертання на основі частинок роя оптимізація_inge знає

Петлі є важливими компонентами в механічних пристроях, що дозволяє рухатися та обертання. Незважаючи на те, що в галузях промисловості широко застосовуються різні види петель, такі як обертові петлі, петлі з гука, сферичні петлі, гідравлічні циліндри та пари гвинтових гвинтів, вони все ще мають певні обмеження. Наприклад, під великими навантаженнями традиційні петлі повинні бути товстими, щоб відповідати вимогам жорсткості. Крім того, у особливих випадках, коли простір обмежений, а навантаження великі, традиційні петлі можуть боротися за виконання їх функції.

Як результат, зростає інтерес до дослідження нових конструкцій шарнірів. Алгоритм оптимізації рою частинок (PSO), тип алгоритму розвідки рою, набув значного розвитку та застосування в інженерних полях. Цей алгоритм використовує поведінку груп птахів, що літають їжею, для досягнення оптимальних рішень у складних просторах шляхом співпраці та конкуренції між людьми. Алгоритми PSO є високоефективними, простими в реалізації та широко використовуються в інженерній практиці. Основний процес алгоритму PSO включає ініціалізацію, політ частинок та визначення результатів. Алгоритм починається з випадкового генерування початкової популяції частинок, які рухаються в можливій області. Обчислюючи значення придатності кожної частинки, алгоритм визначає новий напрямок руху та швидкість кожної частинки. Під час кожного раунду руху частинок оптимальна частинка та історична оптимальна частинка мають більший вплив на наступний раунд руху. Після декількох ітерацій алгоритм отримує оптимальне рішення.

Продуктивність конвергенції алгоритму PSO була вдосконалена шляхом введення інерційних ваг, як запропонували Ши та Еберхарт. Рівняння еволюції частинок включає кілька компонентів, включаючи інерцію, пізнання та соціальне співробітництво. Параметри алгоритму, такі як швидкість частинок та кількість ітерацій, можуть бути відрегульовані на основі конкретних вимог. Алгоритми PSO стали широко використовуваним алгоритмом інтелектуальної оптимізації в інженерних додатках і часто перевершують генетичні алгоритми. Однак алгоритми PSO все ще стикаються з проблемами, такими як передчасна конвергенція. Тому проходили значні дослідження, присвячені покращенню алгоритму PSO та вирішення його обмежень.

У контексті проектування шарніра вимоги проекту включають навантажувальну здатність 3 тонни та кут обертання ± 90 градусів, при цьому розміри не перевищують 2000 мм х 500 мм х 1000 мм. Для задоволення цих вимог механізм 2RPR вибирається як механізм шарніра. Цей механізм складається з обертової пари та рухомої пари, що пропонує високу жорсткість, коригування помилок та компенсаційні можливості. Крім того, механізм є симетричним, що дозволяє прості встановлення та обслуговування.

Під час процесу проектування оптимізації кут обертання та вимоги до розміру виконуються шляхом застосування геометричних обмежень. Однак ключова проблема полягає у забезпеченні механізму відмінні можливості передачі сили. Зазвичай це досягається шляхом встановлення мінімального кута передачі для механізму.

Для аналізу передачі сили стрижень вибирається як об'єкт аналізу. Припускаючи навантажувальну масу м та відстань D між його центром маси та обертною парою, силою, що діє на стрижень, досліджується. Розглядаючи кути між силами та стрижнем СЕ, а також кутом між стрижнем і осі x, виводиться рівняння балансу сили. Це рівняння забезпечує можливості передачі сили механізму.

На основі результатів аналізу, рухома пара розроблена відповідно. Модель електричного циліндра, GSX40-1201, попередньо вибрано, враховуючи інсульт, тягу та осьові розміри. Інші фактори, такі як розмір компонентів, також розглядаються в кінцевій конструкції. Для кожної обертової пари вибираються ковзаючі підшипники з алюмінієвої бронзи, враховуючи їх високу навантажувальну ємність та точні вимоги. Основні компоненти виготовлені з 35 -кратної сталі з легкої сплаву, яка пропонує високу міцність на розрив та модуль пружності.

Після завершення механічної конструкції встановлюється модель CAD для візуалізації остаточної конструкції. Алгоритм оптимізації рою частинок успішно оптимізував конструкцію великого кутового шарнірного шарніра, гарантуючи, що він відповідає всім вимогам дизайну.

На закінчення, алгоритм оптимізації роїв частинок виявився ефективним для оптимізації конструкції великого кута важкого шарніра. За допомогою ретельної конфігурації та аналізу було досягнуто оптимальну конструкцію механізму 2RPR. Механічна конструкція, включаючи вибір компонентів та матеріалів, була успішно завершена. Модель CAD забезпечує візуальне зображення остаточного дизайну. Загалом, алгоритми оптимізації роїв частинок пропонують цінний інструмент для ефективної та ефективної конструкції петель та сприяють покращенню продуктивності та функціональності механічних пристроїв у різних галузях.

Посилання:

1. Вей Мінхе, Хан Сянгу, Чжан Джун. Оптимізаційні дослідження на 3-ап-паралельні більярдного балки з більяром [j]. Технологія аерокосмічного виробництва, 2011 (3): 19-23.

2. Чен Лішун, Лі Лі, Чжан Гонліанг. Спільна конструкція нового суперрегірного Robotj. Механічна конструкція та виробництво, 2010 (6): 148-150.

3. Ян Шун, Cai Anjiang. Оптимальна конструкція параметрів регулювання напруги електронного прискорювача на основі алгоритму оптимізації рою RBF та частинок [J]. Механічна конструкція та виробництво, 2011 (1): 72-74.