基于近似模型的橢圓齒輪行星系分插機(jī)構(gòu)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化研究.pdf

1、分插機(jī)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(jī)的最關(guān)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(jī)構(gòu)的性能主要由機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的配置來決定，性能較優(yōu)的分插機(jī)構(gòu)在田間工作時(shí)可以使秧苗有更好的直立性、更低的傷秧率，機(jī)構(gòu)振動(dòng)更小，因此分插機(jī)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化是分插機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心問題之一。
　　由于分插機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件繁多，分插機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)特性對(duì)其性能指標(biāo)均有較大影響且各學(xué)科之間相互交叉、相互影

2、響，各學(xué)科設(shè)計(jì)目標(biāo)相互矛盾，傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法難以滿足分插機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)的要求，多學(xué)科全系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)優(yōu)化的需求越來越迫切。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法將分插機(jī)構(gòu)各學(xué)科的設(shè)計(jì)變量、優(yōu)化目標(biāo)有效地組織起來，實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)、通訊和解耦，可有效提高分插機(jī)構(gòu)的總體性能。
　　本文以橢圓齒輪行星系分插機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，針對(duì)分插機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在的多目標(biāo)、強(qiáng)耦合、非線性、模糊性問題，開展了基于近似模型的分插機(jī)構(gòu)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化研究。確定了分插機(jī)構(gòu)多學(xué)科設(shè)

3、計(jì)優(yōu)化策略，將分插機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分解為運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)三個(gè)學(xué)科，并根據(jù)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化策略構(gòu)建出分插機(jī)構(gòu)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用近似模型技術(shù)得到了系統(tǒng)級(jí)變量與學(xué)科級(jí)優(yōu)化之間的近似模型，在保證計(jì)算精度的同時(shí)節(jié)省了求解時(shí)間，最終搭建出橢圓齒輪行星系分插機(jī)構(gòu)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化集成平臺(tái)并得到了總體優(yōu)化結(jié)果。具體結(jié)論如下：
　　(1)在分析對(duì)比常用多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法和算法的基礎(chǔ)上，確定了橢圓齒輪行星系分插機(jī)構(gòu)MDO策略，提出橢圓齒輪行星系

4、分插機(jī)構(gòu)的優(yōu)化方法和算法。
　　(2)通過對(duì)分插機(jī)構(gòu)各學(xué)科進(jìn)行學(xué)科分析，確定了各學(xué)科的優(yōu)化目標(biāo)、設(shè)計(jì)變量和約束條件，建立了分插機(jī)構(gòu)MDO數(shù)學(xué)模型。
　　(3)提出了構(gòu)建近似模型的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和近似模型類型，建立了橢圓齒輪行星系分插機(jī)構(gòu)MDO學(xué)科近似模型，并對(duì)構(gòu)建的近似模型進(jìn)行了評(píng)估，從而在保證計(jì)算精度的前提下，節(jié)約了優(yōu)化計(jì)算時(shí)間。
　　(4)以Isight5.7作為集成平臺(tái)，集成分插機(jī)構(gòu)MDO學(xué)科分析軟件，基于協(xié)同優(yōu)化