基于模糊可靠性的旋耕起壟機刀軸優化設計

王進分

摘 要：為了使旋耕起壟機刀軸的設計趨于合理，滿足實際工作需要，充分考慮設計中的模糊因素，將機械可靠性與模糊優化設計方法相結合，以刀軸質量最輕和可靠度最高為目標函數，建立了刀軸的模糊可靠性優化設計模型，并對實際機型的刀軸參數進行優化。

關鍵詞：旋耕起壟機；刀軸；模糊函數；可靠性設計

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

旋耕起壟機是在旋耕機的基礎上增加了起壟刀片，能夠同時完成旋耕和起壟功能的耕作機具，可廣泛用于玉米、煙草和花生等作物種植地的作業。刀軸是旋耕起壟機核心工作部件，也是影響耕作與起壟質量重要部件，其設計是否合理對機具的性能及作業效果影響很大。筆者以玉米地旋耕起壟機為研究對象，采用可靠性與模糊優化設計相結合的方法，對刀軸進行模糊可靠性優化設計，得出優化結果，可為旋耕起壟機的進一步研究和開發提供參考。

1 刀軸的力學模型

旋耕起壟機的旋耕刀和起壟刀在刀軸上按一定規律相間且對稱排列，刀軸旋轉時，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載荷作用，根據受力分析，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。

圖1 刀軸力學模型

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化設計

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

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

5 結論

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

參考文獻

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