随着现代农业发展的不断进步,园艺拖拉机作为农业生产必不可少的动力机械,常需在果园、茶林和田地等坡陡弯多的环境下作业,但由于现有园艺拖拉机自身转向机构原因导致转向角度偏小、转向性能不高,无法完成一些复杂地形的转向作业。因此为增大园艺拖拉机的转向角、提高转向性能,本文以一种转向角可达57°的断开式梯形转向机构为研究对象,通过提出一种基于萤火虫变异机制的双种群差分进化算法作为优化算法,同时以实际外轮转向角和理想外轮转向角差值平方的最小值为优化目标对转向机构的进行设计优化。首先,利用解析几何对园艺拖拉机转向机构的转向原理进行分析,研究了转向机构在转向过程中内、外轮转向角之间的运动关系,并利用机构构件之间的运动关系,以转向摇臂、转向拉杆、梯形底角和液压缸外偏距为优化参数,以外轮转向角实际值和理论值误差的平方最小值为优化目标,建立优化目标函数。其次,提出了一种基于萤火虫变异机制的双种群差分进化算法(IGDE)作为优化算法对目标函数进行优化分析,将结果与GA工具箱、基本差分进化算法(DE/rand/1)、变异因子随机化策略的差分进化算法(RMDE)以及多策略自适应差分进化算法(ADEMP)4种优化方式进行比较,最优目标函数值分别降低了41.6%、29.05%、17.34%和15.19%,得到IGDE算法的优越性和转向机构的最优设计参数。再次,建立优化后转向机构的前驱动桥三维模型,对优化后的转向机构进行运动学和动力学仿真,得到仿真后的内、外轮转向角转向关系曲线图与优化后在MATLAB下绘制转向关系曲线图变化趋势是一致的,作为转向过程中运动和力的传递者的转向拉杆,其强度满足设计要求。最后,通过前驱动桥测试实验对优化后转向机构的转向角大小进行测定,并将结果与ADAMS仿真结果和优化算法计算结果进行比较,三者内、外轮转向角关系曲线趋势走向一致,吻合度较好,验证了所提优化算法的正确性和转向机构尺寸的合理性。