現(xiàn)代設計技術在農業(yè)機械工程設計中的應用

劉郅瑋 何 滔 姜杰翔

（成都理工大學，四川 成都 610000）

傳統(tǒng)農業(yè)機械工程的工作量較大，容易出現(xiàn)遺漏問題，影響農業(yè)生產的正常進行，進而影響農民的經(jīng)濟收入。隨著信息技術和計算機技術的不斷發(fā)展，計算機輔助設計技術（CAD技術）等先進的技術被廣泛地應用于農業(yè)機械工程設計中，大大提升了農業(yè)機械工程設計的質量和效率。但是，許多先進技術的應用范圍有限，導致農業(yè)機械工程發(fā)展緩慢。

現(xiàn)代設計技術是對傳統(tǒng)的設計范疇和手段進行拓展，是現(xiàn)代設計方法學和計算機輔助設計技術等多門學科的融合和交叉。近年來，在農業(yè)機械工程設計中不斷滲入了計算機輔助設計技術（CAD技術）、優(yōu)勢設計、創(chuàng)新設計、低碳設計、穩(wěn)健設計、大數(shù)據(jù)設計和虛擬仿真設計等現(xiàn)代設計技術內容，提高了農業(yè)機械工程設計的質量。

1 計算機輔助設計技術（CAD技術）在農業(yè)機械工程設計中的應用

在機械工程設計中需要繪制大量精確的圖，CAD技術有多種多樣強大的繪圖功能。工程設計人員利用CAD技術可以繪制出清晰、符合工程要求的設計圖，減輕設計零件的工作量，縮短設計周期，提高設計效率。CAD技術實現(xiàn)了設計的參數(shù)化，通過對建立起來的三維模型實體調整尺寸、結構變化，達到預期效果。當零件的尺寸和形狀發(fā)生變化時，與其相關結構也會進行適當調整。同時，CAD技術能記錄裝配過程中各個零件的關系，依據(jù)相鄰的零件之間的形狀和位置來調整、改善新零件，降低因為零件不匹配產生的障礙。

2 優(yōu)勢設計在農業(yè)機械工程設計中的應用

3 創(chuàng)新設計在農業(yè)機械工程設計中的應用

創(chuàng)新設計對人的要求較高，不僅要求設計人員要有豐富的理論知識、深厚的設計經(jīng)驗，而且要具有創(chuàng)造性思維。其是充分利用設計者的創(chuàng)造力與智慧，基于已有的相關科學理論、方法和原理，設計出有創(chuàng)造性、獨具一格及有實用性的農業(yè)機械產品。與傳統(tǒng)農業(yè)機械設計相比，創(chuàng)新設計的重點在于人在設計中發(fā)揮的主導作用和創(chuàng)造性作用，結合新的技術手段、新的技術原理，從所需求的農業(yè)機械性能出發(fā)，改進現(xiàn)有的農業(yè)機械甚至發(fā)明創(chuàng)造出新的農業(yè)機械，以實現(xiàn)創(chuàng)新應用。

4 低碳設計在農業(yè)機械工程設計中的應用

隨著全球氣溫的升高，生態(tài)危機的出現(xiàn)，世界各國都越來越重視保護人類的生存環(huán)境，向低碳化方向發(fā)展。我國提出了科學發(fā)展觀，倡導走可持續(xù)發(fā)展之路。因此，鼓勵各行各業(yè)研發(fā)低碳技術，倡導采用低碳技術實現(xiàn)節(jié)能減排。例如，對于農業(yè)機械工程的設計，以往設計人員主要考慮產品質量、性能、成本等，設計過程中對產品是否可維護、是否可拆卸、是否可回收、對淘汰廢棄產品如何處理以及對生態(tài)環(huán)境的影響等缺乏考慮［1］。因此，制造出來的產品使用后，由于缺乏必要的拆卸性能和回收性能，包含的有害物質會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染，傷害生態(tài)環(huán)境，造成資源浪費。鑒于此，除了考慮產品質量、性能、成本等之外，還需要綜合考慮相關資源存量和環(huán)境因素來進行設計，這樣對環(huán)境的傷害更小，而且符合時代的發(fā)展需求。需要注意的是，由于低碳設計在農業(yè)機械工程設計中的應用剛剛開始，需要從生產需求出發(fā)，不斷摸索，研究出性能優(yōu)良的低碳農業(yè)機械。然后通過大力推廣，把低碳農業(yè)機械技術的適用性轉化為實際生產力，為我國綠色農業(yè)的發(fā)展提供支持。

5 穩(wěn)健設計在農業(yè)機械工程設計中的應用

穩(wěn)健設計表示設計出來的產品無論是在制造還是在使用中，如果結構參數(shù)發(fā)生改變又或是在規(guī)定年限內結構產生老化或變質時，還可以保持產品性能穩(wěn)健的一種工程設計方法。穩(wěn)健設計已成為提升和改善產品質量的工程方法，主要作用在于提升設計質量。隨著市場競爭越來越激烈，質量高、成本低的產品越來越受歡迎，考慮到設計過程中參數(shù)的隨機性等問題，穩(wěn)健設計運用了模糊數(shù)學的方法來解決由于產品質量因素產生的不穩(wěn)定性等問題，并利用多媒體虛擬技術和動態(tài)三維圖形創(chuàng)立智能化的穩(wěn)健設計系統(tǒng)［2］。具體設計中，先確定產品的質量指標體系，再建立由可控、不可控因素對產品質量產生影響的質量設計模型，最后用穩(wěn)健設計模型進行試驗，通過一系列試驗數(shù)據(jù)的計算獲得可靠的分析數(shù)據(jù)，得到穩(wěn)健產品的有效設計方案。

6 大數(shù)據(jù)技術在農業(yè)機械工程設計中的應用

大數(shù)據(jù)技術屬于計算機輔助設計技術中的一部分，在農業(yè)機械工程設計中，可以通過收集大量的工程數(shù)據(jù)，進行計算、預演、分析，從市場需求角度出發(fā)，設計出實用于農業(yè)機械工程的器械［3］，使農業(yè)生產迸發(fā)更大的活力，創(chuàng)造出更大的效益。但大數(shù)據(jù)技術在實際應用中也存在一些弊端，分析的數(shù)據(jù)量超過自身能力時可能會得出錯誤的信息，進而導致工程設計不合理。

7 虛擬仿真設計在農業(yè)機械工程設計中的應用

虛擬仿真技術屬于多個學科交叉的新型技術，是指在虛擬現(xiàn)實技術的基礎上，把農業(yè)機械產品作為對象，對產品的裝配設計、概念設計和人機工程學評價進行優(yōu)化。利用該項技術，設計人員可以運用多種傳感器與多維的信息環(huán)境進行交互，實現(xiàn)理性、感性的真實感的認識，從而實現(xiàn)創(chuàng)造。虛擬仿真設計技術相比CAD技術具有更好的人機交互能力，設計人員不僅可以通過眼睛進行查看，還可以通過觸覺、聽覺、動作等與設計出的對象在虛擬的環(huán)境中進行交互。虛擬仿真設計技術提供了模擬的三維環(huán)境，為產品的創(chuàng)新和優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件。在農業(yè)機械的設計過程中，對產品進行虛擬的加工和裝配，通過模擬，再進行評價，可以避免出現(xiàn)設計缺陷，縮短產品研發(fā)時間，減少開發(fā)和制造成本。

8 結語

現(xiàn)代設計技術是計算機輔助設計技術、現(xiàn)代設計方法學、現(xiàn)代信息技術等多種學科的融合和交叉。計算機的輔助設計可用來建立數(shù)學模型，在計算機軟硬件的配合下，根據(jù)不同設計對象、不同任務，采取結合不同的技術，解決在設計過程中出現(xiàn)的眾多問題。多學科知識的交叉和融合是現(xiàn)代技術的一大特點。隨科學技術的發(fā)展，農業(yè)機械工程設計結合現(xiàn)代設計成了主要發(fā)展趨勢，農業(yè)機械新技術的發(fā)展與推廣，促進了農業(yè)生產水平的提高。本文提及的現(xiàn)代設計技術在農業(yè)機械工程設計中的應用，有面向市場、低碳設計、計算機輔助設計技術（CAD技術）、創(chuàng)新設計、穩(wěn)健設計、大數(shù)據(jù)設計和虛擬仿真設計等。另外，目前各種新興技術如微電子技術、材料科學等也在不斷向農業(yè)機械工業(yè)滲入［4］。總之，農業(yè)機械在農業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，引入現(xiàn)代設計技術到農業(yè)機械行業(yè)是改革傳統(tǒng)農業(yè)機械生產方式的有效辦法，是我國提高農業(yè)競爭力的有力手段。

參考文獻