現代設計技術在農業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）

傳統農業機械工程的工作量較大，容易出現遺漏問題，影響農業生產的正常進行，進而影響農民的經濟收入。隨著信息技術和計算機技術的不斷發展，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機械工程設計中，大大提升了農業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，導致農業機械工程發展緩慢。

現代設計技術是對傳統的設計范疇和手段進行拓展，是現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）、優勢設計、創新設計、低碳設計、穩健設計、大數據設計和虛擬仿真設計等現代設計技術內容，提高了農業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技術實現了設計的參數化，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 優勢設計在農業機械工程設計中的應用

3 創新設計在農業機械工程設計中的應用

創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、深厚的設計經驗，而且要具有創造性思維。其是充分利用設計者的創造力與智慧，基于已有的相關科學理論、方法和原理，設計出有創造性、獨具一格及有實用性的農業機械產品。與傳統農業機械設計相比，創新設計的重點在于人在設計中發揮的主導作用和創造性作用，結合新的技術手段、新的技術原理，從所需求的農業機械性能出發，改進現有的農業機械甚至發明創造出新的農業機械，以實現創新應用。

4 低碳設計在農業機械工程設計中的應用

隨著全球氣溫的升高，生態危機的出現，世界各國都越來越重視保護人類的生存環境，向低碳化方向發展。我國提出了科學發展觀，倡導走可持續發展之路。因此，鼓勵各行各業研發低碳技術，倡導采用低碳技術實現節能減排。例如，對于農業機械工程的設計，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環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環境造成嚴重污染，傷害生態環境，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境因素來進行設計，這樣對環境的傷害更小，而且符合時代的發展需求。需要注意的是，由于低碳設計在農業機械工程設計中的應用剛剛開始，需要從生產需求出發，不斷摸索，研究出性能優良的低碳農業機械。然后通過大力推廣，把低碳農業機械技術的適用性轉化為實際生產力，為我國綠色農業的發展提供支持。

5 穩健設計在農業機械工程設計中的應用

穩健設計表示設計出來的產品無論是在制造還是在使用中，如果結構參數發生改變又或是在規定年限內結構產生老化或變質時，還可以保持產品性能穩健的一種工程設計方法。穩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的隨機性等問題，穩健設計運用了模糊數學的方法來解決由于產品質量因素產生的不穩定性等問題，并利用多媒體虛擬技術和動態三維圖形創立智能化的穩健設計系統［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，最后用穩健設計模型進行試驗，通過一系列試驗數據的計算獲得可靠的分析數據，得到穩健產品的有效設計方案。

6 大數據技術在農業機械工程設計中的應用

大數據技術屬于計算機輔助設計技術中的一部分，在農業機械工程設計中，可以通過收集大量的工程數據，進行計算、預演、分析，從市場需求角度出發，設計出實用于農業機械工程的器械［3］，使農業生產迸發更大的活力，創造出更大的效益。但大數據技術在實際應用中也存在一些弊端，分析的數據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，是指在虛擬現實技術的基礎上，把農業機械產品作為對象，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境進行交互，實現理性、感性的真實感的認識，從而實現創造。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境中進行交互。虛擬仿真設計技術提供了模擬的三維環境，為產品的創新和優化創造了有利條件。在農業機械的設計過程中，對產品進行虛擬的加工和裝配，通過模擬，再進行評價，可以避免出現設計缺陷，縮短產品研發時間，減少開發和制造成本。

8 結語

現代設計技術是計算機輔助設計技術、現代設計方法學、現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學模型，在計算機軟硬件的配合下，根據不同設計對象、不同任務，采取結合不同的技術，解決在設計過程中出現的眾多問題。多學科知識的交叉和融合是現代技術的一大特點。隨科學技術的發展，農業機械工程設計結合現代設計成了主要發展趨勢，農業機械新技術的發展與推廣，促進了農業生產水平的提高。本文提及的現代設計技術在農業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）、創新設計、穩健設計、大數據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機械工業滲入［4］。總之，農業機械在農業發展中發揮著重要作用，引入現代設計技術到農業機械行業是改革傳統農業機械生產方式的有效辦法，是我國提高農業競爭力的有力手段。

參考文獻