第15卷第1期 2017年2月
中国工程机械学报
CHINESE JOURNAL OF CONSTRUCTION MACHINERY
Vol.15 No.1 Feb. 2017
马铃薯挖掘机悬挂架的静力学分析与优化设计
李祥，王春光，邓伟刚，谢胜仕，王晓蓉
（内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018）
摘要：针对马铃薯挖掘机试验过程中悬挂架的变形，利用三维建模软件Pro/E对机具悬挂架进行参数化建模，利用ANSYSWorkbench有限元分析软件获得悬挂装置的应力与变形大小.将悬挂架的结构尺寸作为设计变量进行响应面优化，通过试验设计(DOE)的方法确定17组设计方案，根据Kriging算法建立优化目标与设计变量之间的响应面，采用多目标遗传算法进行优化，得到最优的设计方案.通过优化设计前后的对比分析表明：悬挂连接板的厚度对变形的影响较大，增加悬挂连接板厚度的50%，能够有效减小变形；悬挂连接板的长度对变形影响较小，对优化后的方案进行有限元分析直观地反映了此优化方案满足设计、使用要求.该分析优化方法对机
具可靠性的分析设计提供了指导，同时为后续的设计工作奠定了基础关键词：马铃薯挖掘机；悬挂装置；遗传算法；试验设计；优化
文章编号：16725581(2017)01004205
中图分类号：S220.33
文献标志码：A
Staticanalysisandoptimizationdesignofthe
suspensionframeofpotatodigger
LIXiang，WANGChunguang,DENGWeigang,XIEShengshi，WANGXiaorong
(College of Mechanical and Electrical Engineering Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018,Inner Mongolia,China)
Abstract: According to the suspension deformation of potato digger in the experimental process, a suspension parametric model is established via 3D modeling software, i. e. Pro/EiM, To obtain suspension stress and deformation by finite element analysis software, i.e. ANSYS WorkbenchiM, the suspension frame size is first analyzed as a design variable through response surface optimization.Then, seventeen design options are obtained using the design of experiment （DOE) method. Pertaining to the Kriging algorithm to acquire the optimized response between the target and design variables, the optimal design option is attained via multi-objective genetic algorithm. By contrast of pre- and post-optimization design, the thickness of the suspension connecting plate significantly impacts the deformation, whereas the 50 percent of thickness can be increased with effective reduction of deformation. Moreover, the length of suspension connecting plate impactlesson deformation.As such, the finite element analysis on intuitive response of the optimized option can meet design and practical requirements.Therein, the reliability of this approach is proven for analysis and following design.
Key words: potato digger; suspension; genetic algorithm; design of experiment; optimization
马铃薯是世界上继水稽、小麦、玉米之后的第四大粮食作物，2015年国家推动马铃薯主粮化的战略，加快了马铃薯产业的发展.实现马铃薯收获的
机械化对促进马铃薯产业的发展尤为重要，所以需要加快对马铃薯收获机械的研究.在马铃薯挖掘机械中，挖掘所产生的工作阻力占机组工作阻力的一
基金项目：内蒙古自然科学基金资助项目（2014MS0541)；内蒙古自治区高等学校科学研究资助项目（NJZY16059)；内蒙古自治区自然
科学基金项目(2016MS0519)；内蒙古自治区研究生科研创新资助项目（S20161012908）
作者简介：率样（1992-），男，硕士，E-mail:jcgclx@163.com 万方数据