發(fā)布時間：2020-09-24 20:03

　　 移箱機構是高速水稻插秧機重要構成部分之一,其任務是在栽插秧苗的過程中完成橫向送秧工作,該性能的好壞直接關系到插秧機工作性能的穩(wěn)定性。移箱機構的性能取決于機構參數(shù)的配置,性能較好的移箱機構移動送秧速度平穩(wěn),保證秧苗栽插均勻、機構振動小,因此移箱機構的參數(shù)優(yōu)化是移箱機構設計的核心問題之一。本文螺旋軸式移箱機構的參數(shù)優(yōu)化是多目標、優(yōu)化變量存在耦合的非線性復雜的問題,該設計優(yōu)化涉及動力學、運動學和結構力學多個學科且學科之間存在相互影響,傳統(tǒng)優(yōu)化設計難以滿足移箱機構總體設計要求,因此開展了螺旋軸式移箱機構多學科設計優(yōu)化研究。主要完成工作總結如下:(1)研究了多學科優(yōu)化設計框架、尋優(yōu)策略和靈敏度分析的相關理論,將機械領域較常使用的多學科設計優(yōu)化方法進行對比分析研究,確定將松弛協(xié)同優(yōu)化方法作為螺旋軸式移箱機構的優(yōu)化方法。(2)利用多學科設計優(yōu)化系統(tǒng)分解理論結合所研究的螺旋軸式移箱機構的結構特點,將系統(tǒng)分解為動力學、運動學和結構力學三個子學科。針對分解的學科進行分析,明確每個學科的優(yōu)化變量、優(yōu)化目標以及約束條件,構建學科優(yōu)化模型。選擇每個學科合適的優(yōu)化算法,對每個學科進行優(yōu)化。(3)在此基礎上,針對單學科仿真模型計算效率低,多學科并行優(yōu)化難以收斂的問題,引入近似模型方法來代替仿真模型。利用計優(yōu)化拉丁超立方試驗設得到樣本點,構造螺旋軸式移箱機構的克里格近似模型,并對建立的近似模型進行誤差分析,確定精度以滿足要求。(4)基于Isight軟件搭建了多學科協(xié)同優(yōu)化平臺,進行螺旋軸式移箱機構多學科協(xié)同優(yōu)化設計。優(yōu)化結果表明,優(yōu)化后的螺旋軸一階固有頻率由236.428Hz提高到259.534Hz,增加了9.77%,有效提升了螺旋軸的抗振性能;移箱機構工作運行時滑套的最大加速度由9.838e4mm/s~2減小至9.013e4mm/s~2,降低了8.39%,減少了沖擊與磨損;機構的重量由2126.17g減小至1848.31g,降低了13.07%,使得結構更加緊湊,降低制造成本,有效提高移箱機構的綜合性能,在降低重量的同時,顯著提高了機構運行的平穩(wěn)性和精準性。
【學位單位】：安徽農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S223.91
【部分圖文】：

多多學科協(xié)同優(yōu)化平臺，利用構建的克里格近似模型代替原模型進行了螺旋軸式移箱機構多學科協(xié)同設計優(yōu)化，計算得到了優(yōu)化結果并將協(xié)同優(yōu)化設計的結果與單學科優(yōu)化結果進行分析研究，證實協(xié)同設計優(yōu)化的有效性。1.3.2 技術路線螺旋軸式移箱機構多學科設計優(yōu)化技術路線如圖 1-1 所示。

2 螺旋軸式移箱機構多學科設計優(yōu)化框架及方法研究多學科設計優(yōu)化方法 是一種通過全面的搜索且借助工程問題中學科與學科之間的協(xié)調機制，對復雜系統(tǒng)設計問題提出的一種優(yōu)化方法。該技術主要包括系統(tǒng)分解系統(tǒng)建模和 MDO 尋優(yōu)策略等幾個方面組成[64]，如圖 2-1 所示。

(a) (b)圖 2-2 復雜工程系統(tǒng)優(yōu)化模式Fig.2-2 Optimization patterns of complex engineering system MDO 求解思路DO是一種統(tǒng)籌規(guī)劃的設計方法，也屬于并行優(yōu)化設計。其求解思路如圖復雜系統(tǒng)問題分解 為相對獨立的多個學科的優(yōu)化問題和學科之間的協(xié)用計算機輔助技術和 MDO 策略的協(xié)調機制來兼顧各模塊之間的耦合作用塊之間的矛盾沖突，減弱系統(tǒng)中相互影響的因素，從而達到兼顧復雜系的并行設計[64,66]。與傳統(tǒng)串行優(yōu)化模式相比，MDO 方法更能降低系統(tǒng)復重復設計，有效減短設計周期，每個學科設計優(yōu)化獨立，可充分發(fā)揮各學，分別采用恰當?shù)膬?yōu)化工具對各學科進行建模優(yōu)化，使得每個學科的優(yōu)化效。對于螺旋軸式移箱機構來說既要保證各個部件發(fā)揮各自的功能，而且箱機構的綜合性能，從整體優(yōu)化設計角度出發(fā)，多學科設計優(yōu)化方法 是準的方法。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 白人樸;;加快解決水稻種植機械化瓶頸制約的思考[J];中國農機化學報;2016年12期

2 蒲明輝;宋金環(huán);盧煜海;朱曉慧;;水稻插秧機移箱機構中螺旋軸的分析與改進[J];農機化研究;2015年11期

3 陳續(xù)揚;常勇;;旋轉式水稻插秧機移箱機構在折返區(qū)減速段的動力學分析與設計[J];機械設計;2015年06期

4 湯方平;石麗建;雷翠翠;楊華;楊帆;;軸流泵葉片多學科設計優(yōu)化[J];農業(yè)機械學報;2014年09期

5 馬樹微;杜斌;陳萬春;;基于代理模型的高超聲速飛行器協(xié)同優(yōu)化設計[J];北京航空航天大學學報;2013年08期

6 蒲明輝;徐磊;盧煜海;李敏;;基于ADAMS對水稻插秧機橫向移箱機構的虛擬仿真及優(yōu)化設計[J];裝備制造技術;2013年05期

7 宋磊;王建;楊卓懿;;Kriging模型在潛器型線優(yōu)化設計中的應用研究[J];船舶力學;2013年Z1期

8 張珍銘;丁運亮;劉毅;;升力體外形設計的代理模型優(yōu)化方法[J];宇航學報;2011年07期

9 彭磊;劉莉;龍騰;;基于動態(tài)徑向基函數(shù)代理模型的優(yōu)化策略[J];機械工程學報;2011年07期

10 張靜;李柏林;張衛(wèi)華;劉永均;;基于Kriging模型的改進協(xié)同優(yōu)化算法[J];西南交通大學學報;2010年04期

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1 李斌茂;魚雷發(fā)動機多學科設計優(yōu)化理論與應用研究[D];西北工業(yè)大學;2014年

2 李彬;面向六自由度機械手的機電產(chǎn)品多學科協(xié)同優(yōu)化設計研究[D];華南理工大學;2014年

3 姜武華;多學科優(yōu)化方法在汽車底盤設計中的應用研究[D];合肥工業(yè)大學;2014年

4 郝亮;基于代理模型的車身吸能結構抗撞性優(yōu)化[D];吉林大學;2013年

5 李堅;代理模型近似技術研究及其在結構可靠度分析中的應用[D];上海交通大學;2013年

6 朱德泉;基于聯(lián)合仿真的機電液一體化系統(tǒng)優(yōu)化設計方法研究[D];中國科學技術大學;2012年

7 潘鋒;組合近似模型方法研究及其在轎車車身輕量化設計的應用[D];上海交通大學;2011年

8 張宇;基于穩(wěn)健與可靠性優(yōu)化設計的轎車車身輕量化研究[D];上海交通大學;2009年

9 彭名華;直升機總體多學科設計優(yōu)化研究[D];南京航空航天大學;2009年

10 張勇;基于近似模型的汽車輕量化優(yōu)化設計方法[D];湖南大學;2009年

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1 程發(fā)龍;基于ISIGHT的復擺顎式破碎機多學科優(yōu)化研究[D];廣西大學;2015年

2 劉良;基于近似模型技術的汽車轉向梯形優(yōu)化設計研究[D];湖南大學;2014年

3 周奇;多學科協(xié)同優(yōu)化算法及其在船舶概念優(yōu)化設計中的應用[D];中國艦船研究院;2014年

4 陳啟圍;可調行距插秧機移箱機構動力學分析與多學科優(yōu)化[D];安徽農業(yè)大學;2013年

5 崔桐;微小型水下航行器多學科優(yōu)化設計[D];哈爾濱工程大學;2013年

6 馬義超;基于近似模型的機車齒輪的可靠性優(yōu)化設計[D];湖南大學;2012年

7 黃節(jié)泵;水稻插秧機核心工作部件的動力學分析與改進研究[D];浙江理工大學;2011年

8 雷翠翠;水泵葉片的多學科設計優(yōu)化理論與方法研究[D];揚州大學;2009年

9 王浩;浮空器飛控系統(tǒng)的多學科設計優(yōu)化[D];上海交通大學;2009年

10 趙周鵬;基于ISIGHT的無人機機翼氣動與結構協(xié)同優(yōu)化研究[D];南京航空航天大學;2007年

本文編號：2826207