玉米收获机车架是发动机、驾驶室、割台、剥皮机、粮仓等工作部件的安装载体,是实现玉米收获机械配套的关键。本文以玉米收获机车架为对象,对其结构特点、设计方法、强度与振动稳定性试验测试方法以及加工工艺进行了系统研究,旨在为玉米收获机车架的设计、制造以及试验评价提供参考。本文的具体内容如下：(1)基于公理化设计对玉米收获机车架功能属性FTs进行分解、迭代和“之”字形映射,利用独立公理对设计方案进行解耦,确定出了车架的设计参数DPs,实现了对车架的总体设计,为玉米收获机车架结构参数的详细设计提供理论依据。将车架的设计参数DPs进一步映射,得到车架加工工艺变量PVs,明确了车架的加工工艺方案,为玉米收获机车架机器人焊接工艺规划奠定了理论基础。(2)在基于公理化结构设计提取出玉米收获机车架总体设计结构参数的基础上,基于车架和整机力学模型对车架结构参数进行详细设计,从而形成了一套玉米收获机车架的设计方法体系。首先,基于车架弯曲工况力学模型,确定出车架纵梁截面尺寸的设计方法。其次,基于整机转向操纵性和准静态横向稳定性,并结合发动机、升运器的结构尺寸和布局特点,确定出车架宽度的设计方法。然后,基于单边越障瞬态动力学模型,将路面激励几何模型转化为车架上的载荷模型,用于计算车架横梁截面尺寸。最后,基于复合形法,优化设计了后桥安装座管梁截面尺寸。(3)基于车架动、静态强度试验,分析了玉米收获机车架的动态力学性能和振动稳定性,用于评价车架结构设计的合理性。针对工作部件与车架的连接方式和载荷布置特点,提出了一套适用于玉米收获机车架的有限元载荷施加方法,通过开展车架静态空载和静态满载工况下的强度试验,验证了有限元分析的可行性。在基于有限元分析得到车架在静载工况下的应力分布基础值的基础上,通过开展车架在颠簸路、水泥路面、田间路面以及上下坡四种典型工况下的动态强度试验,测试了车架的动态应力变化,其时域信号用于分析车架的动态力学性能并为车架结构尺寸的优化设计奠定理论基础,其频域信号用于分析车架的振动稳定性。研究表明,发动机和还田机周期性转动产生的20-28Hz和43-48Hz激振频率分别与车架一阶和三阶固有频率重合,车架局部产生共振,造成车架开焊、开裂。(4)在基于公理化设计确定出了玉米收获机车架总体加工工艺方案的基础上,进一步从焊接工艺参数、焊接工艺路径、柔性焊接工装平台设计三个方面对车架机器人焊接工艺进行了规划。基于正交设计、焊接数值模拟和多元线性回归分析,建立了车架焊接工艺参数与焊接变形量之间的多元线性回归模型,用于优化焊接工艺参数、预测焊接质量。设计出了一款适用于玉米收获机车架机器人焊接的柔性焊接工装平台,能够实现不同型号、不同系列的玉米收获机车架的机器人焊接,并基于该柔性焊接工装平台,对一款玉米收获机车架进行了双机器人焊接工艺路径规划,有效保证了焊接一致性。