基于模糊可靠性的旋耕起壟機(jī)刀軸優(yōu)化設(shè)計

王進(jìn)分

摘 要：為了使旋耕起壟機(jī)刀軸的設(shè)計趨于合理，滿足實際工作需要，充分考慮設(shè)計中的模糊因素，將機(jī)械可靠性與模糊優(yōu)化設(shè)計方法相結(jié)合，以刀軸質(zhì)量最輕和可靠度最高為目標(biāo)函數(shù)，建立了刀軸的模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計模型，并對實際機(jī)型的刀軸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：旋耕起壟機(jī)；刀軸；模糊函數(shù)；可靠性設(shè)計

中圖分類號 TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）08-132-03

旋耕起壟機(jī)是在旋耕機(jī)的基礎(chǔ)上增加了起壟刀片，能夠同時完成旋耕和起壟功能的耕作機(jī)具，可廣泛用于玉米、煙草和花生等作物種植地的作業(yè)。刀軸是旋耕起壟機(jī)核心工作部件，也是影響耕作與起壟質(zhì)量重要部件，其設(shè)計是否合理對機(jī)具的性能及作業(yè)效果影響很大。筆者以玉米地旋耕起壟機(jī)為研究對象，采用可靠性與模糊優(yōu)化設(shè)計相結(jié)合的方法，對刀軸進(jìn)行模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計，得出優(yōu)化結(jié)果，可為旋耕起壟機(jī)的進(jìn)一步研究和開發(fā)提供參考。

1 刀軸的力學(xué)模型

旋耕起壟機(jī)的旋耕刀和起壟刀在刀軸上按一定規(guī)律相間且對稱排列，刀軸旋轉(zhuǎn)時，刀片相間入土。刀片入土瞬間，刀軸同時承受彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用，根據(jù)受力分析，刀軸可以簡化為一個受若干個集中載荷的簡支梁，得刀軸的力學(xué)模型，如圖1所示。集中載荷的位置由刀片的布置和安裝角度有關(guān)。

圖1 刀軸力學(xué)模型

刀軸上任一截面上的彎矩方程[1]為：

3 刀軸的模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計

模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計是在分一般優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)上，考慮模糊可靠性要求，將模糊可靠度作為設(shè)計變量的約束條件的設(shè)計方法。以模糊可靠度為約束條件[5]。

3.1 設(shè)計變量 旋耕起壟機(jī)的刀軸一般為空心軸，由于作業(yè)幅寬有一定限制，刀軸的長度是一定的，因此刀軸的設(shè)計就是選擇基橫截斷面尺寸。

5 結(jié)論

采用模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計方法，完成了旋耕機(jī)刀軸的優(yōu)化設(shè)計，在保證強(qiáng)度前提下，使刀軸橫截面積得到減小，提高了設(shè)計的合理性；此研究可為旋耕機(jī)的研究和開發(fā)提供理論參考。

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