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《安徽农业大学》 2016年
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基于近似模型的椭圆齿轮行星系分插机构多学科设计优化研究

熊玮  
【摘要】:分插机构的作用是从秧盘中取出一定数目的秧苗并将其插入土中,是插秧机的最关键部件之一,其性能的优劣直接决定了插秧质量的好坏。分插机构的性能主要由机构结构参数的配置来决定,性能较优的分插机构在田间工作时可以使秧苗有更好的直立性、更低的伤秧率,机构振动更小,因此分插机构的参数优化是分插机构设计的核心问题之一。由于分插机构结构复杂、零部件繁多,分插机构的运动学、动力学、结构力学特性对其性能指标均有较大影响且各学科之间相互交叉、相互影响,各学科设计目标相互矛盾,传统的优化设计方法难以满足分插机构总体设计的要求,多学科全系统一体化设计优化的需求越来越迫切。多学科设计优化方法将分插机构各学科的设计变量、优化目标有效地组织起来,实现学科之间的关联、通讯和解耦,可有效提高分插机构的总体性能。本文以椭圆齿轮行星系分插机构为研究对象,针对分插机构优化设计中存在的多目标、强耦合、非线性、模糊性问题,开展了基于近似模型的分插机构多学科设计优化研究。确定了分插机构多学科设计优化策略,将分插机构优化设计分解为运动学、动力学和静力学三个学科,并根据多学科设计优化策略构建出分插机构多学科设计优化数学模型,利用近似模型技术得到了系统级变量与学科级优化之间的近似模型,在保证计算精度的同时节省了求解时间,最终搭建出椭圆齿轮行星系分插机构多学科设计优化集成平台并得到了总体优化结果。具体结论如下:(1)在分析对比常用多学科设计优化方法和算法的基础上,确定了椭圆齿轮行星系分插机构MDO策略,提出椭圆齿轮行星系分插机构的优化方法和算法。(2)通过对分插机构各学科进行学科分析,确定了各学科的优化目标、设计变量和约束条件,建立了分插机构MDO数学模型。(3)提出了构建近似模型的试验设计方法和近似模型类型,建立了椭圆齿轮行星系分插机构MDO学科近似模型,并对构建的近似模型进行了评估,从而在保证计算精度的前提下,节约了优化计算时间。(4)以Isight5.7作为集成平台,集成分插机构MDO学科分析软件,基于协同优化框架、混合优化算法和Kriging近似方法,构建了椭圆齿轮行星系分插机构MDO集成平台,并对优化结果进行了分析,达到了预期效果。
【学位授予单位】:安徽农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S223.91

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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