滚筒式免耕播种机构交互式优化设计系统研究

针对滚筒式免耕播种机构设计过程中,涉及参数多,交互关系复杂,计算量大,计算方法繁琐,设计周期长,不易完成机构优化设计等问题,设计一种交互式设计平台,通过人机交互,达到缩短设计周期、优化机构的目的。通过对鸭嘴滚轮排种装置及其鸭嘴驱动滚筒组成的核心机构的运动学分析,建立鸭嘴驱动角φ、鸭嘴助力角α、鸭嘴滚轮排种装置角速度ω0和滚筒角速度ω1之间的数学模型;以株距、还田量及播种深度为设计参数,构建目标函数与约束条件,确定优化算法,获得满足设计要求的结构参数,即基本结构参数:滚轮半径R0、滚筒半径R1、鸭嘴高度H、鸭嘴数x,辅助结构参数:助力角α、驱动角φ、开孔数n和开孔长度l;使用Matlab(Matrix&laboratory),根据优化算法编写程序,并通过Matlab图形用户界面,直接在界面中获得优化后的结构参数。通过CATIA环境下二次开发,利用关联设计方法建立参数化模型,通过优化后的结构参数驱动参数化模型改变参数。参照系统所得结构参数加工滚筒式免耕播种机构试验样机并进行样机功能试验。交互式优化设计系统可在不同需求下快速生成各结构参数,准确得出最优参数组合,并生成所需模型,最大限度缩短设计时间,提高设计效率与准确度,同时为解决该类问题提供了一种通用方法。