摘要
随着我国经济的快速发展以及人民生活水平的不断提高，对果蔬的需求量逐年增
长，导致了大量果蔬垃圾的产生，对环境构成了严重的威胁，已经成为了一种不可忽
视的污染源。而高含水率是果蔬垃圾最基本、最显著的特征，也是其运输及处理的最
大障碍。因此，脱水是果蔬垃圾处理，实现其资源化利用的重要步骤之一。某企业现
有果蔬垃圾压滤箱的设计主要采用类比法以及仿制法，缺乏对其结构合理性的科学研
究，因此存在着结构不合理且笨重等问题，进而导致企业生产成本的增加以及资源的
浪费。鉴于此，为了降低企业生产成本、响应国家节约资源和保护环境的基本国策，
本文以果蔬垃圾压滤箱为研究对象，对其进行了结构改进以及轻量化研究，使其在满
足使用要求的前提下，质量更轻。本文的具体研究内容概括如下：
（1）基于果蔬垃圾压缩试验分析了压滤箱在压滤工况下的受力情况，然后利用
ANSYSWorkbench有限元分析软件对压滤箱进行了压滤工况下的静力学分析，并通
过对静力学分析结果以及现有压滤箱的结构进行分析发现现有压滤箱存在不方便清
理、侧壁应力分布不均匀、局部强度不足、滤板开孔率低以及整体过于笨重等问题。
（2）首先分析了粒子群算法所存在的不足，在线性递减惯性权重的基础上引入了
自适应因子，提高了粒子群算法的收敛精度以及稳定性；然后针对现有压滤箱滤板所
存在的问题对其形状和材料进行了改进，提高了滤板的防腐蚀性能和强度；最后建立
了滤板的多目标优化数学模型，并利用改进的粒子群算法对其进行了优化求解，实现
了滤板结构参数的优化，使滤板在满足强度和刚度要求的前提下，开孔率增加了17倍
并减重33.33%，为类似滤板的优化设计提供了一种新的思路和方法。
（3）根据压滤箱的清理需求、受力情况、静力学分析结果以及滤板的优化结果对
压滤箱的结构进行了改进并调整其部分尺寸参数，解决了现有压滤箱不方便清理、侧
壁应力分布不均匀以及局部强度不足等问题，同时使其整体减重20.32%。
（4）在压滤箱结构改进的基础上，利用响应面代理模型技术和改进的粒子群算法
实现了压滤箱结构参数的优化，使其在满足安全要求的前提下，整体质量进一步减少
了22.31%。经过两次优化后，压滤箱的整体质量减少了38.09%。
关键词：果蔬垃圾压滤箱；轻量化研究；有限元分析；粒子群算法；响应面代理
模型
I
II
ABSTRACT
WiththerapiddevelopmentofChinaseconomyandthecontinuousimprovementof
peopleslivingstandards,thedemandforfruitsandvegetablesisgrowingyearbyyear,
leadingtotheproductionofalargeamountoffruitandvegetablewaste,whichposesaserious
threattotheenvironmentandhasbecomeasourceofpollutionthatcannotbeignored.High
moisturecontentisthemostbasicandsignificantcharacteristicoffruitandvegetablewaste,
andisalsothebiggestobstacletoitstransportationanddisposal.Therefore,dewateringis
oneoftheimportantstepsinthetreatmentoffruitandvegetablewastetoachieveitsresource
utilization.Thedesignoftheexistingfruitandvegetablewastefilterpressboxofan