現代設計技術在農業機械工程設計中的應用

馬云紅 董中輝

摘 要：隨著我國科學技術的不斷發展，農業機械逐步朝向機械化、現代化方向發展，現代設計技術在農業機械工程設計中的使用，有效地改善了農業作業環境，提升了農業的生產效率。本文主要從闡述現代設計技術在農業機械工程設計中應用價值入手，分析了現代設計技術的特點，具體介紹現代設計技術在農業機械工程設計中的幾種應用模式，并提出了現代設計技術在農業機械工程設計中應注意的幾點問題。

關鍵詞：現代設計技術;農業機械;工程設計;應用

中圖分類號：S-1

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190630018

農業科技的不斷發展為農業生產帶來顯著的便利與效益。隨著農業現代化的不斷發展，對農業機械的技術也提出了更高的要求，傳統的農業機械運作方式已經不能滿足如今農業生產對其需求，因而農業機械工程設計需要現代先進設計技術的幫助與支持，從而更好推動我國農業發展的現代化進程。

1 現代設計技術的應用價值

現代設計技術在農業機械設計中應用價值顯著，主要表現為以下2點：改變了傳統機械生產方式，推動農業生產的自動化與數字化。傳統機械生產方式的操作過程繁瑣，需要技術人員投入較多的精力與時間，且生產效率有限。而現代設計技術被應用于農業機械工程設計之后，大大地提升了農業機械的自動化效率，充分發揮了現代技術的數字化優勢特點，通過更準確、更標準的、更自動的操作模式使現代農業機械有了突破式的發展，并且以此形成了新的農業機械產業鏈，拓寬和更新了農業機械行業的發展方向;提高農業生產效率，進一步推動農業生產的綠色。現代設計技術堅持“綠色科技”的理念，即在實現農業機械設計現代化，提高農業機械作業效率的基礎上，堅持了綠色可持續發展的原則，主張通過現代新興的設計技術來改善農業作業環境，開發農業資源，提高農業生產的綠色產值。

2 現代設計技術的特點

2.1 多學科的融合性

現代設計技術融合了現代設計學、計算機輔助設計學等多門學科，其中計算機輔助設計又是建模、工程圖、計算機軟硬件等技術的結合。因而現代設計技術是在分析設計對象具體特點的基礎上，綜合判斷并選擇相應技術進行交叉組合，從而有針對性地解決問題。

2.2 傳統技術的延伸性

現代設計技術是在結合動力學、結構力學、工程數學等方法理論的基礎上而形成，與傳統設計技術相比較，現代設計技術是其發展與延伸，在充分吸收傳統設計技術精華的基礎上，融入了新的設計力量，使之應用于農業機械工程設計中更具可靠性。

2.3 設計手段的精確性

當前現代設計手段的革新，使得現代設計技術應用于農業機械工程設計中的精確性更具保障。如中央數據庫能夠為機械設計提供各種所需數字資源;虛擬現實軟件能夠通過計算機實現仿真三維建模;產品數據管理能夠幫助系統完成自動存儲、調取、跟蹤、控制信息，以實現設計的數字化與自動化，這都大大提高了設計的精確度。

2.4 產品周期的可信性

隨著當前人們對農業機械產品質量與性能要求的提高，需要借助現代設計技術才保證農業機械產品的安全性、可靠性。而現代設計技術堅持貫徹國家相關設計標準與生態環境要求，整個設計過程是面向機械產品壽命周期全過程的可信設計，有著較為嚴格的技術保證，盡可能滿足當下對機械產品的要求。

2.5 試驗技術的綜合性

現代設計技術的使用不是盲目使用，在廣泛應用于農業機械產生之前需要經過多類型的試驗，以保證技術的準確性。一般試驗的選擇會根據不同產品的需求特點進行，如動態試驗、可靠性試驗、物理模型試驗等等，通過實驗收集相應的數據，并結合數據進行設計方案優劣的評定，進而綜合考量并修改方案，從而為機械產品提供更為牢靠的技術保障。

3 現代設計技術在農業機械工程設計應用中的幾種模式

3.1 全過程優化設計

全過程優化設計是指在設計過程中綜合考量各方因素，從多種備選方案中選出最佳方案，從而最大限度滿足農業機械設計的目標。一般最佳方案的選擇需要借助機械設計理論、規范標準，通過自建數學模型，使用數學規劃求解來得出。同時，還需要對最佳方案進行評價，評價內容包括“前處理”、[KG-*9]“后處理”、“優化結果”。在傳統設計技術里也有優化設計，但其適用范圍具有局限性，已不能滿足現代農業機械設計的需求，因而需要采用現代設計技術中的全過程優化技術，為農業機械工程設計提供更多的技術支持。

3.2 系統設計

當前農業機械的種類多樣，其結構也復雜多變，因而需要一個全方位控制的系統來實現對農業機械的操作。同時，這一整體的系統又需要結合不同功能分為子系統，如執行系統，操縱系統、傳動系統等。通常，農業機械系統的設計需要通過以下幾個步驟：明確該系統的設計目的;對影響系統的各種因素進行分析;通過建模等方式來進行問題表述，進一步明確問題與各要素之間的關系;選擇合適的方法求解模型，通過預測評價該系統設計是否符合設計目標，并對安裝應用系統后的機械產品進行全方位評價，依據評價結果進行相應的修正，從而完善整個系統的設計。

3.3 綠色設計

綠色設計的重點在于考慮檢測產品整個生命周期內的環境屬性，包括可維護性、可回收性、可重復利用性等，因而在進行方案設計時，就需要結合環境目標，對產品功能、材質方面作出環境屬性方面的提出要求，按規定選擇在加工制作、使用過程中不產生毒副作用、能耗低、且易于拆卸回收并可以在生產的原材料和工藝?？傮w而言，綠色設計主要包括如下內容：產品環境屬性的描述;原材料的選擇與管理;產品的可拆卸設計、可回收設計;加工完成后產品的綠色數據庫分析等。

3.4 并行設計

并行設計是一種綜合性的設計模式，綜合了工程設計、制造管理、操作運營等各方面的思想與方法，該模式的主要核心在于設計階段對機械產品的綜合分析，包括機械產品整個生命周期中的設計、制造、檢驗、維護、運行、成本等各因素，它強調一體化、集成化，既縮短機械產品的開發期，又保證機械產品的質量。當然，想要達成這一目標離不開該模式下關鍵技術的支持。如建模技術，產品開發階段，需要通過建模技術來明確和細化產品的設計理論、策略、影響因素等;又如模擬仿真技術，在產品的設計、加工、裝配、維修階段，模擬仿真技術能夠對其中存在的問題進行糾正，以保證產品的性能;管理技術，當前企業是建立在產品開發的串行模式基礎上，所以需要有相應的管理技術來為管理層理工更科學、便捷的管理方式;評價與決策系統，當對產品進行模擬仿真后，需要使用相應的評價決策系統對產品的綜合性能作出評價與決策，從而為接下來的調整提供依據。

4 農業機械設計中需要注意的問題

農業機械設計是一個具有繁復性的過程，傳統農業機械設計中主要是考慮產品的功能、壽命、成本，滿足于產品的質量與性能，卻忽視機械產品對生態環境影響，以至于傳統農業機械存在著能源浪費嚴重、報廢產品回收率和利用低等問題，可將部分企業在產品生產方面的環保意識較差。隨著綠色生產的理念提出，現代農業機械工程應當堅持使用“綠色設計”，增強環保意識。應盡肯能使用綠色動力系統，傳統的農業機械主要依靠柴油機來提供動力，但廢氣的排放不但影響了農作物的品質，更容易對生態環境造成污染，因而需要堅持開發綠色動力系統，以減少能源消耗，控制廢氣排放。通過安裝帶有噪聲控制系統的裝置，科學控制農業機械的噪聲污染。此外，在農業機械制造原材料的選擇方面應嚴格按照國家相關標準，并盡可能使用可回收且可再次利用的材料，以減輕對環境污染。

參考文獻

[1] 劉麗鳳.現代設計在農業機械工程設計中的應用[J].農業與技術，2018，38（14）：84.

[2] 史志遠.現代設計技術應用于農業機械工程設計的價值探討[J].河北農機，2014（3）：66-67.

[3] 李彩風，劉俊峰，馮曉靜，李建平.現代機械設計方法與農機設計[J].農機化研究，2006（5）：186-188.

作者簡介：

馬云紅（1974-），女，研究方向：農業機械。