三維CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘 要：本文首先針對農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，并且針對三維CAD技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)說明，尤其對其優(yōu)勢所在進(jìn)行了重點(diǎn)說明，然后結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例對CAD技術(shù)如何在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域獲得引用的方法進(jìn)行論述，進(jìn)而希望將CAD技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用中進(jìn)行更廣泛的推廣。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；設(shè)計(jì)；三維CAD技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其已經(jīng)和工程領(lǐng)域進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，并且形成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，而在當(dāng)前，三維的CAD技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)越來越成熟，給傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作帶來了很大的改變，并且通過提高工作效率的方式帶來了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，當(dāng)前CAD技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用得非常廣泛了，給整個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作指明了新的發(fā)展方向。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)工作現(xiàn)狀和其中存在的問題

設(shè)計(jì)人員通過具體的設(shè)計(jì)工作來表達(dá)出自己的設(shè)計(jì)意圖和理念，過去都是采用手工的方式來進(jìn)行繪圖。對于設(shè)計(jì)師來說，圖紙就是語言，直接和技術(shù)人員進(jìn)行交流。當(dāng)前已經(jīng)誕生了更為方便快捷的繪圖方式，手工方式的繪圖已經(jīng)無法滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)工作的需要了。計(jì)算機(jī)繪圖最早從上個(gè)世紀(jì)七十年代開始發(fā)展，繪圖的效率和質(zhì)量都得到了提高。現(xiàn)在對于CAD技術(shù)的應(yīng)用仍然停留在AUTOCAD上，其是二維繪圖軟件工具，在設(shè)計(jì)工作進(jìn)行中，設(shè)計(jì)人員僅僅簡單地進(jìn)行操縱，并且繪制零件圖，但是仍然難以利用其進(jìn)行有效的工程分析，所以為了讓配裝圖繪制更為簡便，在設(shè)計(jì)中逐漸采用了一系列開目CAD和電子圖版等二位繪圖工具，這也給零部件設(shè)計(jì)帶來了很大的便利。

當(dāng)前我國已經(jīng)全面運(yùn)用二維CAD技術(shù)代替了手工繪圖，一方面降低了工作人員的工作壓力，也提高了工作效率。當(dāng)前CAD技術(shù)正在實(shí)現(xiàn)從二維到三尾的過渡，在這方面我國各企業(yè)之間的發(fā)展水平不一，有些起步較早的企業(yè)已經(jīng)完成了三維CAD的普及，已經(jīng)創(chuàng)造了較大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效益。在機(jī)械設(shè)計(jì)方面需要精通三維CAD的人才，已經(jīng)有很多高等院校的必修課程，成為企業(yè)和科研院所的基本要求，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域運(yùn)用三維CAD技術(shù)已經(jīng)成為了我國機(jī)械制造行業(yè)的基本需求，需要繼續(xù)提高CAD技術(shù)的實(shí)用水平。三維CAD軟件內(nèi)包含非常多的基本圖形文件庫和很多操作模塊，這些都使三維制圖變得非常方面，畫出三維圖后只需通過投影就能得到二維圖紙。

2 三維CAD技術(shù)存在的優(yōu)勢

和二位CAD技術(shù)相比，三維CAD技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢，這是經(jīng)過大量實(shí)踐證明的結(jié)果。三維CAD技術(shù)可以有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，并且可以提高設(shè)計(jì)工作的效率，進(jìn)而讓設(shè)計(jì)周期有效縮短，方便部門之間進(jìn)行信息交流，讓分析工作更為可靠和便利，是產(chǎn)品走向標(biāo)準(zhǔn)化和通用化不可缺少的工具。

2.1 可以更便捷地設(shè)計(jì)零件

運(yùn)用三維CAD軟件系統(tǒng)可以模擬裝配環(huán)境來進(jìn)行新零件的設(shè)計(jì)，也可以在零件設(shè)計(jì)的時(shí)候參照相鄰零件的位置和情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這可以有效避免零件因?yàn)閱为?dú)設(shè)計(jì)而導(dǎo)致裝配環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤的問題，十分便捷。在零件還可以進(jìn)行資源查找器的回放，將零件造型過程完整演示出來，讓人可以一覽無遺。

運(yùn)用三維CAD技術(shù)還可以讓整個(gè)設(shè)計(jì)過程呈現(xiàn)在三維模型上，通過動畫來進(jìn)行演示其運(yùn)行原理，讓人進(jìn)行研討，符合人的思維習(xí)慣。裝配中，也可以對簡單的零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，將其通過分解，來變成若干個(gè)基本體，然后將其通過三維造型加以組合，就可以得到整個(gè)零件的三維模型。如果是復(fù)雜的零件，可以首先在二維構(gòu)造中對其截面輪廓進(jìn)行定義，然后在三維系統(tǒng)中通過旋轉(zhuǎn)來得到一個(gè)新的基本體，通過一系列運(yùn)算手段來得出這個(gè)零件的具體形狀，之后利用機(jī)械運(yùn)動過程中的材料將其直接進(jìn)行模擬裝配，還可以進(jìn)行運(yùn)動效果巖石，可以直接檢驗(yàn)零件設(shè)計(jì)是否符合要求，存在問題可以直接修正，避免在投產(chǎn)之后進(jìn)行修訂，避免造成損失。

2.2 縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期

采用三維CAD技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，可縮短設(shè)計(jì)周期1/3，大幅度地提高了設(shè)計(jì)效率和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，而大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼續(xù)以往的信息，使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率提高了3-5倍。同時(shí)，三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力，能夠通過快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。

3 三維CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

為提高聯(lián)合收割機(jī)的設(shè)計(jì)水平，縮短設(shè)計(jì)周期，以圓柱形軸流脫粒裝置為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，以Autodesk公司三維造型軟件MDT3.0為設(shè)計(jì)平臺，利用AutoLisp及ObjectARX+MCADAPI等開發(fā)工具，建立了以數(shù)據(jù)文件為中心的脫粒裝置三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。用以進(jìn)行脫粒裝置的總體參數(shù)設(shè)計(jì)、零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)，以及脫粒裝置系列產(chǎn)品零部件工程圖紙的自動生成，并通過數(shù)據(jù)文件等手段與其他設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行連接。

管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)文件以及圖形繪制系統(tǒng)的聯(lián)系，各子系統(tǒng)、分系統(tǒng)之間的聯(lián)系，以及程序調(diào)用、數(shù)據(jù)傳遞等問題。在系統(tǒng)的開發(fā)過程中，參數(shù)分為幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和配合參數(shù)三種。幾何參數(shù)確定零件的幾何尺寸，結(jié)構(gòu)參數(shù)主要確定釘齒的排列方式，配合參數(shù)確定零件的相對位置關(guān)系。整個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)過程自上而下進(jìn)行，其原則是：上層設(shè)計(jì)控制下層設(shè)計(jì)，對于設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)方法不必關(guān)心；下層設(shè)計(jì)在滿足上層設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，可以在局部范圍內(nèi)調(diào)整生成參數(shù)；零部件之間通過裝配關(guān)系構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，保證設(shè)計(jì)的一致性和完整性。

整個(gè)系統(tǒng)的建立過程按照以下方式進(jìn)行：

（1）在AutodeskMDT平臺上建立以特征參數(shù)為基礎(chǔ)的三維模型零件，

同時(shí)找出零件所有尺寸間的關(guān)系，確定能用來驅(qū)動生成模型的參數(shù)。

（2）整理參數(shù)列表，建立數(shù)據(jù)文件并編制出人機(jī)交互的對話框界面。

（3）設(shè)計(jì)計(jì)算模塊，建立符合設(shè)計(jì)任務(wù)要求的各因素與結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型。整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算過程按照自上而下的方式進(jìn)行。對有成熟對象的部分，采用相似設(shè)計(jì)方法；對不成熟的部分，采用模擬對比法。所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)和裝配參數(shù)都要傳遞到數(shù)據(jù)文件中，用以驅(qū)動圖形。

（4）建立參數(shù)驅(qū)動機(jī)制，將設(shè)計(jì)計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)和裝配參數(shù)都要傳遞到數(shù)據(jù)文件中，用以驅(qū)動圖形，并且建立單個(gè)零件的幾何拓?fù)潢P(guān)系以及裝配模塊中的各個(gè)零件的位置約束關(guān)系。

結(jié)束語

當(dāng)前三維CAD技術(shù)仍然處于迅速發(fā)展時(shí)期，其三維設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中也得到了廣泛的應(yīng)用，給農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作帶來了很長足的進(jìn)步，這樣一來，整個(gè)研發(fā)周期和設(shè)計(jì)周期都被縮短了。所以三維CAD技術(shù)是一個(gè)顛覆傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件，對這種軟件的應(yīng)用水平也直接顯示出一個(gè)國家工業(yè)化水平和設(shè)計(jì)水平的重要指標(biāo)，所以我們應(yīng)該對于CAD軟件不斷挖掘，利用其優(yōu)勢，來擴(kuò)大其在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用面。

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作者簡介：赫楠楠，身份證號：232326198410180018。endprint