手扶式插秧机是我国目前水稻种植的主要机器,要求重量轻、强度高、尺寸小,以适应泥泞的水田作业,防止田间作业时驱动轮下陷严重,变速器是手扶插秧机底盘上除发动机之外质量最重,技术要求最高的部件。长期以来,我国缺乏对手扶式插秧机变速器的理论研究,设计凭经验,严重影响了手扶式插秧机技术水平的提高。本文以常见的手扶式插秧机6档变速器为研究对象,结合先进的仿真分析工具对其箱体结构进行优化设计,提出了采用动力学仿真技术与有限元仿真分析相结合的设计思想,对变速器箱体结构进行强度分析,并基于结构强度分析的结果对箱体进行拓扑优化。研究内容和结果如下:1)研究了插秧机及其变速器的技术现状及发展,分析了手扶式插秧机变速器设计中存在的问题,提出了本文的主要研究内容。2)结合先进的三坐标测量技术,测绘出常见的手扶式插秧机6档变速器箱体、齿轮、轴等零件,采用三维绘图软件Pro/E对手扶式插秧机的变速器箱体进行实体重建。3)利用有限元分析软件HyperMesh对箱体结构准确建模,并进行自由模态与约束模态分析,通过振型图直观地分析出箱体的动态特性和薄弱环节。研究分析表明,变速器的固有频率完全避开了发动机的振动频率。4)采用试验模态分析方法测出箱体结构的试验模态,将其与自由模态对比,验证了采用HyperMesh对箱体结构建立有限元模型的准确性。5)运用多体运动学软件Adams对齿轮传动系统创建虚拟运动仿真模型,通过添加输出阻力扭矩,测量出各传动轴轴端的受力,得到轴承座的支反力。6)运用HyperMesh中OptiStruct变密度拓扑优化方法对箱体结构进行拓扑优化,在不降低原箱体结构刚度和增加局部应力的基础上,进行材料重新分配和加强筋再设计。改进后箱体结构重20.17Kg,比改进前降低6.5%。在传动轴4轴承座布置的加强筋减小了在此位置的集中应力,提高了轴承座结构的强度。