第61卷第3期Vol.61No.32023年3月March2023农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING0引言目前的烟苗移栽机不能满足新的移栽技术要求，基本靠人工作业，导致劳动密集、劳动强度大、移栽质量不稳定、作业机械化程度低、效率低及劳动成本高等。为解决上述问题，课题组研制了一款可实现垄上打孔、投苗、施水等一体化作业的烟苗移栽机[1]。但该移栽机存在结构复杂、多种回转部件工作时振动较大、整机质量较大等一系列问题。机架是移栽机各总成装置的安装基体，在复杂工况载荷的激励作用下会导致机架发生塑性变形，从而影响移栽机工作性能。因此，机架轻量化设计对提升烟苗移栽机性能、节省能源有着重要作用[2]。以课题组自行研制的烟苗移栽机机架为研究对象，为实现移栽机正常工作前提下减少整体质量，基于HyperMesh建立烟苗移栽机机架的动静态力学有限元模型，采用响应面近似模型和多目标优化算法对机架各组件的厚度进行优化，在确保烟苗移栽机良好作业性能的条件下，避免机架产生共振，达到机架轻量化的目的。1机架有限元模型的建立烟苗移栽机主要由机架、移栽装置、行走装置、控制装置、供能装置等构成，其中机架主要采用碳素结构钢Q235A的矩形管和钢板等型材焊接制成，图1为烟苗移栽机的三维结构模型。机架整体结构主要是由薄壁钢管型材焊接加工而成，对三维模型进行中面抽取得到二维中面组合而成的机架，再对中面赋予不同厚度尺寸代替原始三维机架模型；忽略一些非承载部件及机架倒角等对计算结果影响不大的因素，设置网格单元尺寸为10mm，网格单元类型为QUAD4和CTRIA3，得到了49775个单元和49432个节点，网格平均doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2023.03.008烟苗移栽机机架轻量化研究李世成（550025贵州省贵阳市贵州大学机械工程学院）[摘要]为减轻机架质量和分析其动态特性，针对课题组研制的烟苗移栽机机架进行轻量化研究，通过建立机架有限元模型，展开机架动静态力学特性校核与分析，得到机架各项均满足设计要求，且材料冗余过大，存在很大的优化空间。基于HyperStudy搭建了机架静态工况与模态工况下的机架多目标优化模型，利用多目标遗传算法进行求解化设计。结果表明：优化后的机架经优化后的质量减轻了40.56%，机架第4阶模态频率为46.08Hz，避开了共振频率，机架最大应力为64.87MPa，减小了27.17%，表明优化后的机架具备了良好的力学性能。[关键词]移栽机；机架；轻量化；动态特性；多目标优化[中图分类号]S223.9[文献标...
