CAD 技術在農業機械工程設計中的應用研究

劉玉芹

（江蘇省豐縣中等專業學校，江蘇 徐州 221700）

我國作為農業大國，農業是我國的基礎產業，而農機化的普及極大地提升了農業的產量和質量。 因此，有效改善農業機械品質， 是提高我國農業生產水平的關鍵。 其中，CAD 作為農業機械工程設計中重要的技術手段，可有效加快農業機械設計速度，縮短周期，同時還可以提高機械的使用壽命以及設備的使用效率。

1 CAD 技術應用現狀

隨著我國科學信息技術的快速發展， 計算機技術與數字化技術已經席卷了多個行業， 并且在行業發展中起到了重要的作用。 隨著城鎮化的快速推進，我國耕地面積逐漸減少， 使得資源、 飲食與日益增長的人口間矛盾凸顯。 在此情況下，為了能夠有效提高農業產量，廣大科研人員開始將CAD 技術應用于農業機械工程設計當中，希望借助數字化技術與工業化的結合來共同為我國農業產量提升奠定良好基礎。 對于農業機械工程設計企業而言，若想在激烈的市場中占據重要的地位， 就必須對自身的產品進行改革、創新，以推動其發展，進而帶動企業綜合競爭實力的提升。 農業機械工程設計作為農業機械設備制造的重要環節，受到了大量專業人士的關注與重視。 同時， 大量農業機械工程設計人員考慮將現代化技術融入到設計中， 以此來提高農業機械設備設計質量以及最終應用效果，為我國農業的可持續發展提供支撐和保障。 而CAD 作為計算機輔助設計軟件， 其可借助虛擬模式的構建來給予設計人員發揮想象力的機會， 并且還在一定程度上提高了機械設備的精準度， 提高設計成果科學合理性的同時，提高了農業機械工程的應用水平，這對于社會效益與經濟效益的提升意義重大。

2 CAD 技術在農業機械工程設計中的概念及關鍵技術的應用

2.1 產品概念設計概述

在進行農業機械工程設計時， 必須要重視產品開發期間對其功能的具體需求內容，同時，為了一步了解到客戶對于機械工程的需求，然后以此作為設計的重要前提，同時還要將其進行明確化， 實現需求分析—需求形式化—辨別具體問題—解析設計過程—分解功能—探知原理—方案完善并評價等，進而得到最終的農業機械工程設計方案， 并利用CAD 技術來提高設計方案的科學性與合理性。

農業機械工程設計概念主要包括以下幾個特點：1）立足于CAD 技術的基礎上， 將農業機械產品功能信息作為主要開發的作品，并利用功能、維修及護理等概念設計來提高農業機械工程產品設計的有效性；2） 借助CAD 技術中產品幾何信息的不完全性來對傳統的農業機械產品進行改造及創新， 以滿足現代化農業需求；3） 對CAD 系統中漸進設計與Top-down 設計方式進行優化，使得整個農業機械工程設計方案更加的完善化；4） CAD 系統需要保障在進行農業機械工程設計時應滿足其功能信息與幾何信息反應設計的兼容性與相互轉化性[1]。

2.2 CAD 技術在農業機械工程設計中的關鍵技術

2.2.1 產品信息建模和功能推理技術

在現有的CAD 信息建模技術當中， 其幾何信息技術占據了非常重要的地位，且其應用于農業機械工程設計當中，可有效提高多個設計軟件與建模技術的兼容性與轉化性，在方案設計期間使得整個產品的信息模式可以利用更加全面化、整體化的形式表現出來。 同時，還能夠將設計人員的思維過程、每一操作的功能、結構轉化等進行確定，提高了產品信息建模有效性。

2.2.2 設計全過程的集成

在進行農業機械工程設計時，其屬于一個漸進反復的過程，且還需要支持整個設計的全過程，具體步驟如下：

1） 若想要支持Top-down 設計方式，便必須要立足于農業機械工程設計的基礎上進行草圖繪制與設計規劃，互相約束與推進。

2） 設計意圖將農業機械工程設計的整個流程體現了出來， 并且充分將設計人員的意圖及想法展示了出來，方便修改與意圖的完善。

3） 若想要支持Top-down 設計方式，必須要面向裝配進行建模技術的實施， 使得各設計步驟間幾何建模技術為互相兼容且能夠滿足轉化需求。

3 CAD 技術在農業機械設計中的創新性應用措施

3.1 在農業機械產品設計以及開發中的創新研究

將CAD 技術應用于農業機械工程設計中， 設計人員可借助CAD 軟件來進行二維模型的構建， 然后根據具體的標準來進行尺寸的標注，同時，針對其中復雜的工藝操作步驟，設計人員還需對其進行著重說明，以保證在后續的制作過程中不會出現誤差。 在進行二維模型的搭建與構造過程中， 因設計人員一時的設計理念或者是后續在進行完善時忽略了其中所存在的問題， 所以可能會出現數據誤差。 而傳統的農業機械產品設計是以圖紙為主，依靠人力花費大量的時間與精力完成， 所以在后續進行難度的查找時， 可能會因繪制人員自身思維限制或者是工作量過大而導致其無法第一時間找到所存在的問題，進而影響到了后續機械產品制作效果。 而CAD 設計軟件則可利用自身所具備的錯誤查找功能將其中可能存在問題的內容反饋至設計人員眼前，方便其進行改正與優化。 并且， 相較于傳統的農業機械產品設計中需重新進行圖紙的繪制等情況，CAD 軟件只需設計人員將所繪制錯誤部分的數據進行更改， 然后整體的圖紙數據內容便也會隨之改變， 其在一定程度上可有效提高設計成果的清晰度與準確性， 為后續農業機械產品的制作及開展提供巨大推動力。

3.2 在設計技術交流中實施創新研究

在進行農業機械產品設計過程中，企業需給予技術人員更多的技能提升體驗，利用大量技術交流會的形式來幫助其了解到目前最新的農業機械工程設計成果，同時幫助技術人員了解到CAD 軟件在農業機械工程設計中具體的應用，在與他人交流的過程中汲取更多新穎化的設計理念與方法，這對于提高技術人員的創新能力作用重大。

3.3 農業裝置的優化創新設計

在對農業裝置進行創新設計期間， 則要求技術人員充分發揮CAD 設計軟件的作用， 并且在標準要求范圍之內制定出一套切實可行、科學合理的設計方案，根據實際情況對目標結果進行評估， 在此基礎上實施必要的改善與優化。 同時，由技術人員利用專業理論教學方法展開農業裝置設計，并與設計軟件結合起來，使得所設計出的方案既可滿足施工標準，也能夠保證應用效果的良好性，盡可能提高農業裝置設計的精準度與質量。 除此之外，農業設備的設計過程特征部分就是初步設計階段[2]。 在這一階段當中可以明確所設計農業設備本身的主要特征， 在詳細設計階段將其余設計逐步確定下來。 然后模型的建立跟檢驗可以評價與判斷農業設備模型設計的正確性，假設檢驗結果不符合標準， 可以針對初步設計以及詳細設計開展進一步深化改進；假設方案達到最優化，可以進行下一步的文件編輯與整理，最終輸出最佳結果。

3.4 實現了實體建模

在CAD 技術應用之前， 農業機械工程設計技術人員只能夠依賴于傳統的紙質繪制方式來進行設計方案的設計，不僅會花費大量的人力、物力與時間，同時，還可能會因局部錯誤而導致整個方案需要推翻重新進行繪制，得不償失。 除此之外，傳統的繪制方法使得設計方案不易長時間保存， 即使工作人員設計完善效果良好也無法避免其在應用時仍然保持清晰的狀態。 在這種情況下，CAD 技術的出現，使得實體設計理念成為了現實，且其并非利用傳統的數學線條來將整個設計圖表示出來，而是利用建模軟件來將整個農業機械工程設計以動態地形式展示出來，使得操作人員可直觀地了解到整個農業機械工程設計中所需要打孔、焊接以及切削的部分。 與此同時，對于技術操作人員來說，一些無法用語言表達清楚的內容也可通過CAD 技術展示出來， 讓操作人員更加確切地了解到設計圖紙中所有內容。

3.5 代替傳統手工繪制，操作更加便捷

相較于其他的技術而言，CAD 技術最突出的作用便是易于操作，且其代替了傳統的人工繪制，使得農業機械工程設計方案更加容易進行調整、改善及優化，以此來提高方案設計的科學合理性。 因在傳統的農業機械工程設計過程中，均由設計人員利用手工繪制，不僅涉及到種類各異的墨筆、尺子以及三角板等工具，還可能會因繪制期間人員材料更換頻繁而導致設計時間較短，無法在短時間內完成此次操作。 與此同時，只要出現錯誤，工作人員進行修改時只能通過擦掉之前的設計圖重新進行設計，不僅過于繁瑣，還可能因擦拭的動作而導致整個設計圖紙出現臟亂、破損的問題。而將CAD 技術應用于農業機械工程設計當中， 只需在設計軟件中利用鼠標來完成整體的操作，不僅頁面整潔、統一、干凈，并且即使工作人員出現繪制錯誤后，也可利用軟件操作來返回，重新進行該步驟的設計，便于修改，還不會對農業機械工程設計圖紙造成任何的影響，從根本上提高了農業機械工程設計方案的整潔性與便捷性，減輕了設計人員的工作壓力[3]。

3.6 提高了農業產品創新設計能力

CAD 技術對加快農業新產品的研發、提高產品質量、降低成本以及提高企業產品競爭力具有重要意義，是企業提高自身素質、完善企業產品性能、提高企業市場競爭力以及增強企業產品創新能力的有效途徑之一[4]。 CAD 設計的應用，是一項投入小、產出大、見效快并較為成熟的計算機共性技術。在使用CAD 技術進行農業產品設計的時候，通過優化組合、建模、模擬以及開展精確分析，計算產品的質量與規格。 由此一來，在設計過程中就能夠獲得最大的保障，減少不必要的損失。

4 結語

綜上所述， 將CAD 技術應用于農業機械工程設計當中，可有效提高其設計速度和質量，并延長機械設備的應用幫助，一定程度提高了農業機械工程設計的經濟效益與社會效益，同時，也有效推動了我國農業機械工程設計水平的快速發展。