數字化設計技術及其在農業機械設計中的應用

田秀明

(鹿邑縣辛集鎮政府，河南 鹿邑 477200)

0 引言

我國是農業大國，農業的發展關系著國計民生。目前，我國農業產業已經進入到現代化、集約化、智能化發展階段，為了實現農業產業的可持續發展，形成良好的農業經濟體系，基礎前提即實現農業機械化發展。而對于農業機械設計而言，數字化設計技術的應用，顛覆了傳統產品設計模式，打破了傳統產品設計的局限性，可以顯著提升農業機械設計效率與設計水平，促進農業的現代化發展。鑒于此，本文對數字化設計技術及其在農業機械設計中的應用展開研究，具有重要的現實意義。

1 數字化設計技術簡介

1.1 概念

數字化設計技術指的是以計算機為核心，基于客戶基本需求，對信息進行多元化處理，最終實現優質產品的設計與推廣的一種技術，從本質上看，數字化設計技術即計算機輔助設計技術[1]。在設計領域，CAD技術是應用最為廣泛的一種數字化設計技術。隨著計算機技術的不斷進步，極大地豐富了數字化設計技術的內涵?，F階段，數字化設計技術可以在產品開發與設計的各個環節中得到有效應用。

1.2 特點

數字化設計技術的特點可以歸納為以下幾方面：第一，具有統一產品定義模型。在傳統產品設計中，同一種產品的定義模型無法做到毫無差異，這使得定義模型的轉化比較復雜，轉化過程中極容易出現數據丟失等問題，降低產品設計的科學性。而數字化設計技術是一種數字化產品定義模型，具有統一性、單一性等特征，有利于模型之間的轉化，也有利于實現產品生命周期管理。第二，對實物模型依賴性較小[2]。應用數字化設計技術進行產品設計的過程中，主要是依托計算機程序，利用仿真模擬分析以及虛擬測試等功能，設計虛擬模型，節約了制造實物模型的成本與時間。第三，可滿足并行設計需求。在產品設計領域，分工協作、團隊合作設計等設計方式普遍存在，通過這種分頭設計、共同裝配的工作方式，不僅可以顯著提升設計效率，而且還可以保證設計的完整性與協同性，提高設計質量，這是傳統產品設計無法滿足的。

1.3 應用優勢

數字化設計技術的應用優勢主要體現在兩方面，第一，通過數字化設計技術，可以有效降低實物模型的應用成本，節約資金成本。第二，相對于傳統設計，數字化設計技術更加靈活，信息內容來源比較廣泛。在確保設計工作完整性的前提下，應用數字化設計技術，可以使不同團隊在不同地點、不同時間展開模塊設計，顯著提升了設計工作效率，同時也節約了設計時間[3]。數字化設計技術可以讓不同環節的設計工作，不受時間、空間的影響同步進行，極大地縮短了設計時間。此外，在數據管理方面，相比于傳統的產品設計，數字化設計技術在數據管理方面的時效性、完整性更高。

2 數字化設計技術在農業機械設計中的應用現狀

傳統的農業機械設計，是圍繞設計對象的具體要求而展開的，與之最大的不同在于，數字化設計技術是在產品設計的過程中，利用CAD、CAE等技術，基于對產品生命周期特征的把握，對設計的相關影響因素進行合理調整，以提高設計效率與設計質量，并為產品設計的經濟性提供保障，而且也可以為產品的后期維護創造便利條件[4]。由此來看，數字化設計技術在農業機械設計中的應用，實現了農業機械設計的整體優化。相比于其他產品設計，農業機械設計是比較特殊的，不僅類型廣泛且產品種類豐富多樣，作為農業大國，農業機械的市場需求也非常大。隨著科學技術的發展，以及對實現農業產業化發展的要求，目前農業機械已經成為農業生產中必不可少的設備，數字化設計技術也開始逐漸應用到農業機械設計中，目前為止數字化設計技術在農業機械中的應用已經日漸成熟，除了最常見的CAD技術之外，CAE技術、虛擬仿真技術等，也得到了廣泛應用，極大地提升了農業機械的設計水平，也擴大了數字化設計技術的應用范圍，進一步發揮出了數字化設計技術的價值。

3 數字化設計技術在農業機械設計中的應用前景

就目前我國農業機械設計中，數字化設計技術的應用現狀來看，數字化設計技術的應用價值顯然未能發揮到最大程度，數字化設計技術也有進一步發展空間，在強調農業生產現代化的時代背景下，可以預見數字化設計技術在農業機械設計中具有廣闊的應用前景。

3.1 虛擬技術的應用

虛擬技術即依托計算機，利用計算機圖形系統與接口設備等，生成三維圖像的一種技術。通過虛擬技術生成的三維圖像，具有明顯的交互性特征，而且還可以將設計畫面生動、立體地展示出來，以提高設計效果。虛擬技術在農業機械設計中的應用，可以將很多傳統設計難以解決的問題，利用三維成像技術、聲音定位技術等進行妥善處理。例如，復雜結構的設計問題，在虛擬技術的支持下，通過三維圖像，將復雜結構清晰展示出來，極大地降低了設計難度，進而提升設計成效。虛擬技術在農業機械設計中的應用，實際上就是仿真模擬機械運動的過程，并在運動過程中進行力學分析，在順利完成機械設計的同時，為設計的可靠性與科學性提供保障。

3.2 注重創新型設計

創新是各行業不斷進取的重要動力。所以，數字化設計技術在農業機械設計中的應用，也要注重創新型設計。創新的過程中，前提基礎是要確保農業機械設計的可行性與科學性，以此為基礎，從創新的角度出發，利用數字化設計技術展開創新型設計，通過優化設計流程、簡化設計方案等方式，促進農業機械設計技術的創新，從而推動農業的現代化、智能化發展。

3.3 參數化設計的應用

參數化設計指的是對參數進行模擬與變量設計的設計方法，屬于數字化設計制造技術的一種。在農業機械設計中，應用參數化設計可顯著增強農業機械設計水平與設計工作效率，具有較好的發展前景。參數化設計法，是通過對農業機械運行參數的框架設計，創新CAD技術問題的解決思路，以確保設計的合理性，以及設計產品的實踐應用價值。在具體的參數化設計過程中，可以通過實例推理模塊化參數設計進行設計合理性的測試，找出機械設計中存在的問題并及時妥善處理，以此來為機械設計的實踐應用價值提供重要保障。而且，參數化設計過程中，還會對裝配模型進行分析，即通過圖紙建立幾何模型，來闡述機械產品的原理與性能，有利于產品快速投入生產制造。

4 結論

隨著科學技術的發展，農業也朝著自動化、智能化、產業化方向發展，而實現農業現代化的重要前提，即農業機械產品的廣泛應用。高效率、智能化農業機械的應用，不僅能夠提高農業生產效率，而且還有利于提升農業發展水平。在農業機械設計與制造中，數字化設計技術得到了廣泛應用，且擁有廣闊的發展前景。通過本文研究，旨在最大程度上發揮出數字化設計技術在農業機械設計中的應用價值，為農業生產提供新的發展模式，實現農業的可持續發展。