铧式犁犁架是铧式犁上的基础部件,也是重要的承载部件。对现有应用条件相同的各类犁架的优化设计,不同研究者得出的结果各不相同,难以确定最合理的优化结果。经过长期实际生产检验的各类犁架,可靠性足够,但是质量过大,而且以质量最轻为目标的优化函数,很难保证优化后铧式犁犁架的使用可靠性。单纯采用可靠性设计方法较为复杂且优化参数存在近似等问题,因此,本文尝试采用以危险截面处最大应力为约束条件,优化同类犁架,在满足可靠性的基础上,最大限度地减轻犁架的重量,节省材料,同时为各类应用条件相同的犁架提供一种标准化的设计思路。主要研究内容和结论如下:(1)分析犁架受力,利用结构力学与理论力学相关理论完成受力分析的简化,确定载荷的加载方式,推导论述犁架的有限元力学模型,为犁架的后续有限元模拟仿真奠定了基础。(2)本文选取三款经长期应用证明强度、刚度等满足设计规则的工作可靠的铧式犁犁架作为研究对象,利用CAD/CAE技术手段对其进行三维建模,并使用有限元分析软件ANSYS对其进行相关分析。得出悬挂式四铧犁犁架的最大应力在所选犁架中数值最大,应力分布相对更均匀,犁柱的变形量相对较小,模态性能较优,因此,选其为优化设计时的基准。(3)阐述优化设计的常用方法,选取以灵敏度分析为基础的优化方案,提出基于强度比较的优化设计方法,即以基准犁架危险截面的最大应力102MPa为优化约束函数,约束变形量在合理范围内,以壁厚为随机变量,质量最小为目标函数,优化设计另外两款犁架,最终得到优化模型。优化后的双铧翻转犁机架减重率为10.14%,悬挂式三铧犁减重率为17.02%。通过分析,优化后的犁架满足强度、最小质量和重心不变的设计要求。(4)为验证这种比较设计方法的可靠性,对优化后的铧式犁犁架进行结构可靠性研究。借助于蒙特卡罗模拟仿真分析方法,采用拉丁超立方抽样法进行样本抽样,得出随机变量的概率分布函数,最终得到优化后两款铧式犁犁架的可靠度分别为99.979%和99.993%,结果验证了新设计方法,以及优化模型的可靠性。本文基于强度定量比较的设计方法,为使用条件相同的同类农业机械机架的设计,提供了一种标准化设计思路。因时间和相关条件所限,作为基准的犁架,还需进一步研究。