基于近似模型的橢圓齒輪行星系分插機構(gòu)多學科設計優(yōu)化研究.pdf

1、分插機構(gòu)的作用是從秧盤中取出一定數(shù)目的秧苗并將其插入土中，是插秧機的最關鍵部件之一，其性能的優(yōu)劣直接決定了插秧質(zhì)量的好壞。分插機構(gòu)的性能主要由機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的配置來決定，性能較優(yōu)的分插機構(gòu)在田間工作時可以使秧苗有更好的直立性、更低的傷秧率，機構(gòu)振動更小，因此分插機構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化是分插機構(gòu)設計的核心問題之一。
　　由于分插機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜、零部件繁多，分插機構(gòu)的運動學、動力學、結(jié)構(gòu)力學特性對其性能指標均有較大影響且各學科之間相互交叉、相互影

2、響，各學科設計目標相互矛盾，傳統(tǒng)的優(yōu)化設計方法難以滿足分插機構(gòu)總體設計的要求，多學科全系統(tǒng)一體化設計優(yōu)化的需求越來越迫切。多學科設計優(yōu)化方法將分插機構(gòu)各學科的設計變量、優(yōu)化目標有效地組織起來，實現(xiàn)學科之間的關聯(lián)、通訊和解耦，可有效提高分插機構(gòu)的總體性能。
　　本文以橢圓齒輪行星系分插機構(gòu)為研究對象，針對分插機構(gòu)優(yōu)化設計中存在的多目標、強耦合、非線性、模糊性問題，開展了基于近似模型的分插機構(gòu)多學科設計優(yōu)化研究。確定了分插機構(gòu)多學科設

3、計優(yōu)化策略，將分插機構(gòu)優(yōu)化設計分解為運動學、動力學和靜力學三個學科，并根據(jù)多學科設計優(yōu)化策略構(gòu)建出分插機構(gòu)多學科設計優(yōu)化數(shù)學模型，利用近似模型技術(shù)得到了系統(tǒng)級變量與學科級優(yōu)化之間的近似模型，在保證計算精度的同時節(jié)省了求解時間，最終搭建出橢圓齒輪行星系分插機構(gòu)多學科設計優(yōu)化集成平臺并得到了總體優(yōu)化結(jié)果。具體結(jié)論如下：
　　(1)在分析對比常用多學科設計優(yōu)化方法和算法的基礎上，確定了橢圓齒輪行星系分插機構(gòu)MDO策略，提出橢圓齒輪行星系

4、分插機構(gòu)的優(yōu)化方法和算法。
　　(2)通過對分插機構(gòu)各學科進行學科分析，確定了各學科的優(yōu)化目標、設計變量和約束條件，建立了分插機構(gòu)MDO數(shù)學模型。
　　(3)提出了構(gòu)建近似模型的試驗設計方法和近似模型類型，建立了橢圓齒輪行星系分插機構(gòu)MDO學科近似模型，并對構(gòu)建的近似模型進行了評估，從而在保證計算精度的前提下，節(jié)約了優(yōu)化計算時間。
　　(4)以Isight5.7作為集成平臺，集成分插機構(gòu)MDO學科分析軟件，基于協(xié)同優(yōu)化