农业机械学报

作者：马征，李毕辉，宋志强，刘延彬，潘宇

单位：江苏大学,江苏大学,江苏大学,江苏大学,江苏大学,

关键词：清选筛箱;动力学分析;拓扑优化;轻量化设计

基金：国家自然科学基金项目（52375249、51975256）和江苏高校优势学科建设工程（四期）项目（PAPD-2023-87）

清选筛箱通过往复运动对脱粒后的混合物进行筛分，是组成联合收获机的核心部件之一。针对谷物联合收获机清选筛箱存在整体质量偏重、强度富余的问题进行轻量化设计。基于清选筛箱动力学分析，分析在工作状态下清选筛箱固有频率和结构强度，确定了最大等效应力位置及主要应力分布区域。基于等效静态法将动态响应转化为静态响应，以柔顺度最小为优化目标，以结构强度和质量响应约束条件对清选筛箱侧壁进行拓扑优化。采用尼龙作为轻质材料对抖动板结构进行设计，以拓扑优化结果为基础，提取主要结构特征进行模型重构和动力学分析。结果显示，优化后清选筛箱前6阶固有频率变化最大为1.68Hz，最大等效应力由56.59MPa下降至52.46MPa，降幅为7.29%，质量由75kg降至66.85kg，降低10.86%。在此基础上，利用优化后的清选筛箱搭建了试验台架，开展实际工况下的应变试验和耐久性试验，试验结果验证了优化后的清选筛箱满足实际工作强度、刚度要求，有效提高了清选筛箱的工作性能。

来源：2024年第12期

《农业机械学报》期刊编辑部

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