基于近似模型的螺旋轴式移箱机构多学科设计优化

针对移箱机构优化设计中存在多目标、强耦合及非线性问题,以螺旋轴式移箱机构为研究对象,开展了基于近似模型的移箱机构多学科设计优化研究。将移箱机构多学科优化设计分解为运动学、动力学和结构力学3个学科,进行了学科分析;采用拉丁超立方试验设计方法,产生初始样本点,构建了系统级变量与学科级优化之间的Kriging近似模型;采用协同优化方法,搭建了基于iSIGHT软件的螺旋轴式移箱机构多学科设计优化集成平台,采用多岛遗传算法和序列二次规划法相结合的混合算法优化求解,并进行了验证。结果表明,优化后的移箱机构滑套最大加速度由1.286e5 mm·s^-2减至9.253e4 mm·s^-2,降低了28.05%;螺旋轴一阶固有频率由238.265 Hz增至264.538 Hz,增加了11.03%;机构质量由2 265.318 g减小至1 848.310 g,降低了18.41%。采用近似技术进行移箱机构多学科设计优化,在保证计算精度的前提下,降低了求解时间,而且优化后的移箱机构整体性能最优。     

宽窄行配置对机插中晚稻生长特性及产量的影响

为了探讨不同行距配置对机插单季中稻和双季晚稻生长特性及产量的影响,以单季中稻丰两优香1号和徽两优898以及双季晚稻镇稻18和上农粳2号4个品种为材料,开展了等行距25、30 cm,宽窄行20 cm+30 cm、25 cm+30 cm、25 cm+35cm共5种机插水稻行距配置对比试验,分析了插秧后不同品种水稻农艺性状和产量,对不同品种机插水稻的株高、叶面积指数、茎蘖动态、干物质累积量、产量及其构成因素等方面进行比较。结果表明:1)在5种行距配置下,各生育期株高受品种遗传特性影响,不同行距配置间差异不显著,叶面积指数、茎蘖数和干物质累积量在不同行距配置间差异极显著(P0.01),但各品种机插水稻生长特性随行距配置变化趋势不同,单季中稻品种叶面积指数、分蘖稳定后的茎蘖数、分蘖成穗率、干物质累积量和生长率均在宽窄行25 cm+35 cm配置下最大,且随着行距配置的增大而增大,而双季晚稻品种各项生长指标则在宽窄行20 cm+30 cm配置下最大,且随行距配置增大而减小。2)在产量构成因素中,受行距配置影响较大的是有效穗数(变异系数1.93%~7.50%)、穗粒数(变异系数1.58%~6.08%)和结实率(变异系数0.86%~4.54%),较小的是千粒质量(变异系数0.81%~2.70%)和穗长(变异系数0.89%~2.82%)。3)单季中稻在宽窄行25 cm+35 cm配置下产量最高,双季晚稻则在宽窄行20 cm+30 cm配置下产量最高,各产量构成因素峰值基本与产量峰值接近。研究结果可为安徽省沿江江淮地区机插单季中稻和机插双季晚稻配套品种选用及栽植行距设置提供参考。     

螺旋轴式移箱机构多学科协同优化与试验

为了提高螺旋轴式移箱机构整体性能,开展了螺旋轴式移箱机构多学科协同优化研究,分析了螺旋轴式移箱机构运动学、动力学和结构力学等学科性能,确立了多学科设计优化策略,并采用灵敏度分析方法,筛选出各学科设计变量。以螺旋轴一阶模态、机构接触力和质量为目标函数,构建了螺旋轴式移箱机构多学科协同优化模型。基于iSIGHT软件,搭建了移箱机构多学科设计协同优化集成平台,采用序列二次规划法进行了优化,并对结果进行了验证。结果表明,螺旋轴一阶模态由236.428 Hz提高到261.773 Hz,增加了10.72%;移箱机构工作时的最大接触力由479.832 N减小至402.528 N,降低了16.11%,减少了应力磨损;机构的质量由2 126.17 g减小至1 773.57 g,降低了16.58%,在降低质量的同时,提高了机构运行的平稳性和精准性,有效提高了移箱机构的综合性能。     

基于组合近似模型的分体式插秧机秧箱轻量化设计

为了解决插秧机秧箱质量过重影响机器工作稳定性和作业质量等问题,以可调行距高速插秧机分体式秧箱为研究对象,建立其有限元模型,对秧箱进行了静动态性能分析。根据有限元分析结果,采用最优拉丁超立方试验设计和组合近似模型相结合的优化设计方法,以刚度和模态作为约束条件,以质量作为优化目标,建立轻量化设计的数学模型,采用粒子群优化算法进行了求解。优化结果显示,秧箱质量由优化前的14.6 kg下降到13.2 kg,减轻了9.59%。根据轻量化设计结果对秧箱进行了结构改进,并进行了仿真验证,结果表明改进后的秧箱刚度分布更加均匀,弯曲刚度、扭转刚度和一阶固有频率等性能指标均有不同程度的提高,为轻量化秧箱产品研发提供了理论依据。