IJABE | 基于有限元分析的花生播种机机架轻量化设计

下载全文：

于艳，刁林松，王东伟，王家胜*，王晓敏，谭晓志，伊大志

（青岛农业大学机电工程学院，青岛266109，中国）

摘要：针对当前一垄两行小型花生播种机机械结构质量沉重，强度冗余过大现象，为了减轻整机质量和降低作业能源损耗，以机架为研究对象建立有限元模型，该研究使用ANSYSWorkbench对机架进行静力学有限元分析和模态分析。对中间支撑梁等杆件尺寸进行灵敏度分析，建立多目标优化模型，采用尺寸优化和多目标优化协同方案。通过海鸥算法（SOA）对目标进行寻优计算，得到最优解，在有限元分析基础上根据优化结果对花生播种机机械结构轻量化优化设计。通过响应面图和静态结构分析验证，结果表明：优化后结构最大应力小于许用应力；优化后机架质量减轻32.5%；优化后一阶固有频率与发动机输入转频和工作转频不存在同频，不会产生共振。田间试验表明：按不同试验速度作业和搭载不同驱动方式排种器分别进行作业时，株距合格率均≥96%；播深作业性能稳定，平均播深合格率≥92%，轻量化设计后样机结构稳定，性能可靠。研究结果可为花生播种机械轻量化和设计改进提供有效技术参考和理论依据。

关键词：花生播种机；多目标优化；轻量化；有限元分析；优化设计

DOI：10.25165/

引用信息：YuY,DiaoLS,WangDW,WangJS,WangXM,TanXZ,,2023;16(3):120–129.

YanYu,LinsongDiao,DongweiWang,JiashengWang*,XiaominWang,XiaozhiTan,DazhiYi

(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China)

Abstract：Inordertoreducetheweightandenergyconsumptionofthewholemachineagainsttheheavymechanicalstructureandexcessivestrengthredundancyincurrentsmall-scalepeanutseederswithoneridgeandtworows,afiniteelementmodeloftheframewasestablishedandthestaticfinitmsandothercomeschemewasadoptedsothatthetargetwasoptimizedbytheSeagullOptimizationAlgorithm(SOA),themecha,responseantheallowablestress;%afteroptimization;andthefirst-ordernaturalfrequencydidnotcoincidewiththeengineinputspeedorworkingspeed,≥96%whenoperatingatdifferentspeedsofdifferenttypesofseeders;Theseedingdepthoperationperformancewasstable,withanaveragequalifiedrateofseedingdepthof≥92%;Theperformanceoftheseedeeoreticalbasisforthelightweightdesignofpeanutseedersandforitscontinuousimprovementaswellinthefuture.

Keywords:peanutsowingmachine,multi-objectiveoptimization,lightweightdesign,finiteelementanalysis,optimization

DOI:10.25165/

Citation:YuY,DiaoLS,WangDW,WangJS,WangXM,TanXZ,,2023;16(3):120–129.