移箱机构是高速水稻插秧机重要构成部分之一,其任务是在栽插秧苗的过程中完成横向送秧工作,该性能的好坏直接关系到插秧机工作性能的稳定性。移箱机构的性能取决于机构参数的配置,性能较好的移箱机构移动送秧速度平稳,保证秧苗栽插均匀、机构振动小,因此移箱机构的参数优化是移箱机构设计的核心问题之一。本文螺旋轴式移箱机构的参数优化是多目标、优化变量存在耦合的非线性复杂的问题,该设计优化涉及动力学、运动学和结构力学多个学科且学科之间存在相互影响,传统优化设计难以满足移箱机构总体设计要求,因此开展了螺旋轴式移箱机构多学科设计优化研究。主要完成工作总结如下:(1)研究了多学科优化设计框架、寻优策略和灵敏度分析的相关理论,将机械领域较常使用的多学科设计优化方法进行对比分析研究,确定将松弛协同优化方法作为螺旋轴式移箱机构的优化方法。(2)利用多学科设计优化系统分解理论结合所研究的螺旋轴式移箱机构的结构特点,将系统分解为动力学、运动学和结构力学三个子学科。针对分解的学科进行分析,明确每个学科的优化变量、优化目标以及约束条件,构建学科优化模型。选择每个学科合适的优化算法,对每个学科进行优化。(3)在此基础上,针对单学科仿真模型计算效率低,多学科并行优化难以收敛的问题,引入近似模型方法来代替仿真模型。利用计优化拉丁超立方试验设得到样本点,构造螺旋轴式移箱机构的克里格近似模型,并对建立的近似模型进行误差分析,确定精度以满足要求。(4)基于Isight软件搭建了多学科协同优化平台,进行螺旋轴式移箱机构多学科协同优化设计。优化结果表明,优化后的螺旋轴一阶固有频率由236.428Hz提高到259.534Hz,增加了9.77%,有效提升了螺旋轴的抗振性能;移箱机构工作运行时滑套的最大加速度由9.838e4mm/s~2减小至9.013e4mm/s~2,降低了8.39%,减少了冲击与磨损;机构的重量由2126.17g减小至1848.31g,降低了13.07%,使得结构更加紧凑,降低制造成本,有效提高移箱机构的综合性能,在降低重量的同时,显著提高了机构运行的平稳性和精准性。