基于農業機械計算機輔助系統的研究

張 銘

（貴州師范大學，貴州 貴陽 550000）

計算機輔助系統是一項綜合應用于農業生產的自動化技術，計算機輔助系統能突破傳統農業生產所受環境、地理因素的制約，使農業機械品質和應用效率得到極大提高。同時，將計算機輔助系統應用于農業機械設計及制造中，可為優化生產設備設計提供有益參考，切實改善農業機械設計現狀，提升農業機械的質量和生產效率。

1 農業機械計算機輔助系統的作用

一方面，利用計算機輔助系統可以有效地提高農業機械生產效率。在農業機械設計中，利用計算機輔助系統對產品進行精細設計，將零件形狀、結構、數據和相關參數用3D立體圖顯示出來，使得農業機械設計工作更方便、更有效、更準確，避免出現制造誤差[1]。另一方面，為保證農業機械產品規范與期望一致，通常需要對設計方案進行及時調整和修正，以保證其與實際規范的一致性。在農業機械產品設計領域，零部件更新換代速度較快，傳統設計方法耗時、效率低，而采用計算機輔助系統后，可以通過調整工藝參數來實現零件形狀、結構、尺寸的實時更新目標，從而更好地促進農業機械產品研發工作的順利進行，縮短農業機械產品設計周期，提高農業機械生產效率。若發現有缺陷，則可利用計算機輔助系統對其進行檢測，并加以改進[2]。

2 農業機械計算機輔助系統的應用現狀

目前，計算機輔助系統已被廣泛應用于各國農業機械領域，而我國在這一領域起步較晚，在農業機械推廣中還存在許多問題，主要問題包括以下幾點：一是一些農業機械設計單位對計算機輔助系統重視度不夠[3]。在推廣計算機輔助系統時，必須有足夠的人員和設備，但中小型農業機械設計及制造企業由于資金、人才匱乏等原因，對計算機輔助系統理解程度不足，對計算機輔助系統的使用也不夠深入。二是諸多企業僅將計算機輔助系統作為一種工具來使用，導致計算機輔助系統還處在起步階段，未真正突出計算機輔助系統的作用。三是將計算機輔助系統用于農業機械設計中，目前還停留在二維層次，并未發展三維技術。目前，在農業機械中，二維技術應用較多，缺乏通用零件庫，未應用計算機輔助系統產品圖形文件，導致農業機械產品在整體開發過程中不能進行統一管理與配置，影響企業間數據交流，妨礙農業機械計算機輔助系統技術的順利推廣。例如，在農業機械生產中會大量使用插秧機，但現有插秧機數值并未精確化到株距中，極可能致使后期的生產效果不符合具體標準，計算機輔助系統應用在農業機械設計中的效果無法被完全顯示出來，致使計算機輔助系統的強大性能大打折扣，影響農業機械的實際應用效能[4]。

3 農業機械計算機輔助系統應用實踐

3.1 計算機輔助系統應用于犁體設計中

犁體設計主要是基于3D建模思維理念，應用計算機輔助系統建模更加直觀，比傳統手工繪制更為有效，三維建模技術在犁體設計中具有無可取代的優越性。例如，計算機輔助系統應用過程中，犁體圖形直觀，便于觀察和修正數據，一般在主菜單控制下，即可對板曲線、翻土曲線等數據進行修正，直至滿足預期要求，得到樣板曲線、犁體曲線等工程圖紙。同時，還可通過建立通用犁體的機械模型，更好地解決由于平面化設計而導致的不能進行整體規劃和設計的問題，從而切實強化農業機械模型整體性。

3.2 計算機輔助系統應用于旋耕機設計中

旋耕機是一種用途十分廣泛的農用機械，在進行機械結構設計時，必須保證其整體參數正確性。傳統演算過程較為繁重，農業機械設計參數會被各種參量所限制，所以在設計時，必須借助計算機輔助系統進行復雜的計算。旋耕機參數設計時，在滿足不同約束條件的前提下，利用專家系統和理論分析方法，對旋耕機最優幅寬、刀輥半徑、刀輥轉速、傳動系統、懸掛系統參數及整體結構等進行研究。計算機輔助系統能不斷地對有關的參數進行反復試驗，直至達到最佳的模擬結果，從而保障農業機械設計的有效性[5]。

3.3 計算機輔助系統應用于聯合收獲機設計中

聯合收獲機是一種集收割、分離、清選為一體的綜合大型農業機械，其作用十分廣泛。同時，聯合收獲機結構極其復雜，擁有大量零件。所以，如果用傳統人工方法進行設計，將會產生較大難度。將計算機輔助系統應用到聯合收割機的設計中，將會獲得更為優良的結果。為此，采用計算機輔助系統進行農業機械設計時，必須根據零件整體參數信息，進行相應設計和試驗。在聯合收割機整體設計中，除了要有數字和圖像處理兩大功能之外，還要考慮到在設計過程中遇到的關鍵問題，且不能單純依靠人工去考慮和解決問題。計算機輔助系統功能是根據設計人員在設計過程中的思考模式而構建的，以典型產品和體驗作為主要知識來源，通過模糊化方法對農業機械進行加工，將專家系統引入到聯合收割機的整體設計中，從而解決當前計算機輔助系統在實際應用中存在的困難。

4 農業機械計算機輔助系統的應用策略

4.1 強化計算機輔助系統宣傳工作

計算機輔助系統在提高農業機械設計質量和效率方面具有重大作用，企業要加大對計算機輔助系統的宣傳力度，讓更多的人了解計算機輔助系統的優越性。同時，企業還應定期對計算機輔助系統技術人員進行培訓，培養一批精通軟件、能解決實際問題的專業設計人才，并根據實際情況采用經濟、實用的計算機輔助系統，以增加經濟效益[6]。在應用計算機輔助系統設計農業機械時，要有正確觀念，不要一味追求短期利潤，更不可盲目地采用先進計算機輔助系統，而要根據實際情況，進行合理規劃和布局。另外，為了使設計者更積極地研究與探索，還必須建立起相應獎勵機制，從而更好地發揮計算機輔助系統在農業機械設計中的作用。

4.2 應用計算機輔助系統創新產品設計

在農業機械設計時，設計人員應注重產品實用性與創新性，使消費者在選購農業機械時能有更多參照。采用計算機輔助系統，在設計階段，創意概念能更好地展示產品性能，分析農業機械在使用中的常見故障，減少農業機械失效概率及生產成本，保證農業機械銷路。農業機械涉及眾多生產企業，若要在激烈的市場競爭中取得優勢，必須突出產品創新設計，包括數據采集、知識表達和組織、數據庫開發與技術決策。同時，要強化產品協同設計，以適應市場經濟需求，使之成為我國農業機械工業乃至整個機械工業的發展趨勢。農業機械一直是我國農業的重要組成部分，將計算機輔助系統應用于農業機械設計中，可以使傳統農業機械生產模式發生變化，對傳統農業機械積極進行改造，從而促進新農業機械的發展，增強農業機械競爭能力。

4.3 重視應用虛擬現實技術

在信息技術飛速發展背景下，虛擬現實技術能使用戶對農業機械設計全過程有更加全面的了解和體驗，從而大大提高農業機械設計成功率。同時，將虛擬現實技術用于農業機械設計也具有一定意義。在大型農業機械設計中，由于結構復雜、設計過程復雜、設計周期較長，只有應用虛擬現實技術，才能更進一步了解產品原型及結構特性，使模擬產品性能時更為方便，設計人員在修改產品時更加便利，從而有效加快企業產品投入市場速度[7]。當前，世界上已有兩種工程設計方法，一種是利用系統的產品模型來提高可視化程度，使使用者有一種身臨其境的感覺。另一種是通過計算機輔助系統要求設計者在虛擬的環境中積極地參與到設計中，但目前國內研究還處在起步階段，并未完全成熟，無法保障其在農業機械中的應用效果。

4.4 優化計算機輔助系統配套設備

隨著計算機技術飛速發展，計算機輔助系統的發展被提上了議事日程，并被列為國家重大技術攻關課題。但是，由于計算機技術的發展相對滯后，許多地方的配套設備并不完善，計算機輔助系統在農業機械設計中的應用比較滯后。計算機輔助系統在多年發展中取得了長足進步，在同一領域，軟件公司開發了許多不同的計算機輔助系統，繪制效率和分析計算能力存在很大差異。一些通用性強、應用范圍廣的計算機輔助系統，往往要兼顧各個領域的具體要求，工作效率低下。此外，在完善計算機輔助系統裝備后，也要加強技術培訓，讓更多優質技術人才加入到創新應用計算機輔助系統的過程中，逐漸形成計算機輔助系統交互圖形管理模式，大大提高工作效率[8]。

4.5 合理設計與運用DirectX典型技術

DirectX典型技術是一種常用的計算機輔助技術，DirectX典型技術功能是將整個系統聯系起來，可優化系統運行界面并增強畫面清晰度。DirectX典型技術是一種在簡單的硬件環境下迅速運行的技術，可以降低整個硬件復雜性。同時，也是使用戶能直接使用的關鍵工具[9]。DirectX典型技術直接與計算機硬件結構兼容，省去復雜代碼編碼，整個軟件設計效率得到極大提升。此外，將DirectX典型技術應用于CAD軟件，能使虛擬零件的質量得到滿足，進一步增強模擬效果。DirectX的典型技術本身包含特殊編輯工具，能獨立、穩定地工作，使得農業機械設計人員能在任何角度上實時地修正和改進三維模型，提高農業機械設計精準度。

4.6 開發設計及應用XML技術

XML技術是計算機技術輔助系統中最簡單的一種技術，將XML技術用于農業機械產品開發中，并將XML技術的優點充分發揮出來，增強XML在農業生產中自身的獨立性，則可切實發揮XML作用。XML被廣泛地運用到計算機的基本技術中，XML連接技術在轉換時即可完成數據存儲工作，這也是XML技術向多格式數據轉化的重要原因。XML技術是一種顯示語言，能準確地描述數據結構及組織，提升計算機系統組件的系統性能[10]。

現階段，為實現農業機械化全面升級和推進目標，在農業機械產品設計與制造工程中，應拋棄傳統農業機械設計思想，以滿足現代農業機械發展需求。因此，在農業機械設計中，必須對農業機械進行全面集成，而農業機械計算機輔助系統可從設計體系中提取出準確的數據，從而使農業現代化裝備的性能不斷提高，實現農業機械化及現代化發展。農業機械計算機輔助系統應用時，涉及的理論基礎是獨立設計軟件、虛擬裝配系統和動態分析功能。如果農業機械計算機輔助系統設計性能滿足兼容處理環節要求，農業機械計算機輔助系統應用效果將進一步提高。同時，在農業機械計算機輔助系統中，應滿足現代設計審美要求，在設備接口設計上要滿足用戶使用要求。接口設計盡可能地簡單，簡潔界面更能滿足使用者需求，并且可以簡化操作，使使用者能更快地調整設備界面。簡化使用者操作性能，全面提高模型化軟件的文檔輸入效率，快速輸入文檔能實現對農業機械零件組裝過程的性能要求，使虛擬安裝過程能夠分析農業機械零件。

5 小結

綜上所述，隨著農業現代化的不斷推進，計算機輔助系統在推動農業機械化進程中占有舉足輕重的地位。當前，計算機輔助系統已成為農業信息化進程中的重要環節，是推進農業現代化發展的必然趨勢。為此，在后期設計農業機械時，要全面發揮計算機輔助系統的作用，從而創新農業機械產品，完善農業機械配套設備，改善農業機械應用現狀，做好鋪墊，保障農業機械在投入使用過程中的效率更高，促進現代農業長遠發展。