甘蔗破头率偏高是目前国内甘蔗收获机需要解决的难题。研究结果表明,破头率的大小与刀盘的振动位移具有非常大的相关性。因此,本文以小型甘蔗收获机实验平台为研究对象,探究如何减少刀架的振动量,并将其控制在0.25mm范围内,以期达到减小刀盘振动量从而降低破头率的目标。本文主要分为以下几部分进行研究:一、对车架模型进行有限元分析,包括强度分析、刚度分析、模态分析、频响分析,主要从静态特性、动态特性方面评估车架性能。上述的强度分析、刚度分析用来校核结构的安全性能,保证设计的车架能够正常工作,不至于发生严重变形对车辆以及人员带来安全隐患;模态分析、频响分析主要用来评价刀架的动态性能参数是否合理。根据频响分析结果,刀架在31Hz、51Hz处振动响应过大。二、多激励试验分析。根据所采集到的甘蔗地的路谱并对其分析,并在实验平台上,通过机械式振动激励装置模拟路面激励,将其重现并作用于车架上;用变频激振电机模拟甘蔗收获机的发动机动力激励,并将它们共同作用于实验平台上,利用LMS test.lab采集刀架前端的动态特性,并对其进行频谱分析,通过用振动传递函数、模态试验寻找引起刀架振动过大的原因。三、虚拟试验研究。在采集的路面激励信号以及发动机动力信号共同作用下,对样机模型进行动态特性分析,得到样机模型的初始响应。并分别以油缸放置位置、减振器弹簧刚度、阻尼为变量,以刀架响应为指标进行虚拟试验设计,根据虚拟试验分析的结果,对油缸位置、减振器弹簧刚度以及阻尼等参数进行修正。四、对系统结构进行优化。以有限元分析结果为指导,针对刀架31Hz、51Hz处的振动响应,对样机做出优化设计。通过模态分析,分别在驾驶室纵梁上添加横梁、以及以31Hz为优化目标,对刀架进行拓扑结构优化。优化结果表明,添加横梁后,样机31Hz处峰值已经消失,且51Hz处的峰值已被消减成两个小峰;经过拓扑优化后的结构在31Hz、51Hz处的峰值已经消失,样机性能得到优化。五、实验验证。以上述优化因素即以添加横梁、及优化油缸的放置位置、刀架拓扑结构作为试验因素,进行单因素与混合正交试验,并得到优化因素的最佳组合以及得出影响刀架响应的主次顺序。试验结果表明,相对其他因素,刀架结构对刀架幅值以及加速度RMS影响较大。在三因素混合水平的情况下,影响刀架响应的主要因素顺序为刀架结构、横梁结构、油缸放置位置,其最佳的组合为B2A3C2。