随着现代设施农业的发展，农机具的需求与日俱增。要求作业机具具备耕作、开沟、制垄、培土、喷水、喷药等多种功能，同时具有体积小、重量轻、污染少、噪音小、行走灵便等特点。与设施农业发达的国家相比，适应我国设施农业的作业机具产品匮乏，相关技术落后，生产成本高，特别是在操作舒适性、作业安全性等方面的落后情况尤为突出，这严重制约了我国设施农业的可持续发展。本文从人机工程学出发，运用现代CAE技术，将有限元分析、优化、测试分析技术有机结合，对小型农机操作扶手进行结构动态设计及优化。首先，用Pro/ENGINEER建立扶手的3D模型，并对模型进行了简化，将简化后的模型导入到CAE(Patran & Nastran)软件中进行模态分析，计算得到扶手的自由模态参数；对扶手实物进行实验模态分析；比较有限元分析与实验模态分析的结果，以确认对扶手的建模的正确性；最后，根据所得的正确模型，进行优化设计，以改善扶手的动态特性，使其在操作舒适性方面有所提高，更好地满足人机工程学要求。针对优化中分析样本过大的问题，提出采用正交试验设计的思想，根据机械产品设计原则，采用扶手结构因素及关键尺寸作为试验设计的因素和水平，进行扶手优化分析方案的有限元正交试验设计分析。先确定扶手的关键尺寸，用正交试验设计规划多组理论模态分析试验，得到各组试验条件下结构的自由模态参数，如固有振动频率及振型等，提取各组试验中的相应振型，用正交试验结果分析的相关方法，如直观分析、方差分析，得到优化后扶手的结构，其第一阶固有频率由42.6Hz变为66.866Hz比原有扶手提高56.96％，避开了工作中人手敏感频率段，改善了扶手的人机工程性能。