基于CAD 技術的農業機械設計軟件改進

劉 馥，劉 健

（盤錦職業技術學院，遼寧 盤錦 124010）

我國對農業發展十分重視，自機械化提出后就立即在農業領域中得到了推廣，但由于傳統農業機械化設計需要通過手工繪圖完成，對大量理論進行分析與計算時的難度較大。CAD 技術則能夠幫助設計人員改變設計方法，在提高設計效率的同時，還能使設計方案變得更加完善。因此，CAD 技術在農業機械設計領域得到了廣泛應用。

1 CAD 概念與功能

1.1 CAD 概念

CAD 即計算機輔助設計（Computer Aided Design），能利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。在工程和產品設計過程中，可以幫助設計人員進行計算、信息存儲和制圖等工作。它是一個可視化的繪圖軟件，許多命令和操作都可以通過菜單選項和工具按鈕等多種方式實現，具有豐富的繪圖和繪圖輔助功能，能為用戶的繪圖帶來很大方便。CAD 技術不僅在二維繪圖處理方面更加成熟，三維功能也更加完善，可方便地進行建模和渲染，在航空航天、建筑、機械、電子以及服裝設計等領域都得到了廣泛應用[1]。

1.2 CAD 功能

CAD 技術具備多種功能。1）繪圖功能。能以多種方式創建直線、圓、橢圓、多邊形、樣條曲線等基本圖形對象，還可以創建3D 實體及表面模型，具有正交、對象捕捉、極軸追蹤、捕捉追蹤等繪圖輔助工具。2）編輯功能。可以移動、復制、旋轉、陣列、拉伸、延長、修剪、縮放對象等。3）轉換功能。當設計人員應用CAD 技術繪制設計圖紙后，可以將文件修改成任意格式，這樣圖紙便可通過格式轉變導入其他軟件之中。

2 基于CAD 技術的農業機械設計軟件發展優勢

2.1 推動農業發展

近年來，我國農業飛速發展，新農村發展與建設情況也十分理想，農民群體收益越發可觀，甚至可以說農村地區在整體素質、勞動力以及發展結構等方面發生巨大了變化，與此同時，也對農業機械提出了全新標準，這就要求農業機械需要根據農業的發展進行適當革新。雖然自農業機械提出后，我國農業得到跨越式發展，在農業機械設備制造與生產等方面整體水平較高，至少有90%農作物栽培都在使用機械化設備，相關體系與結構也越發健全，但如果農業機械一直保持原樣，不隨著各方面發展而進行改革創新，就無法為農業發展繼續提供較大助力。CAD 則技術可以幫助農業機械企業對軟件重新改進更新，促使機械設備時刻跟隨農業發展進行更新，為我國農業發展持續提供推動力[2]。

2.2 創新農業設備

在農業機械設計領域中應用CAD 技術，對于農業機械和CAD 技術都能起到一定的促進作用。CAD 技術人員可以在實踐之中積累大量經驗，這些經驗十分有利于其進一步發展或完善CAD 技術；而農業機械能夠通過CAD 技術針對原有設備展開優化，以促使農業機械化水平得到進一步的提高。

2.3 滿足設備需求

當CAD 技術被用于農業機械軟件設計改進時，將二維圖紙變成三維模型，這樣就可將模型導入三維設計軟件之中，根據農業機械設備改進需求與標準將所有部件組裝到一起，最后得出一個性能較之前有大幅提升的完整設備。通常在對農業機械進行改進時，都需要通過人力方式挑選各種適宜部件，不斷試驗確定哪些部件放在一起能夠發揮更大作用，導致耗費大量時間和精力，最后還可能由于人為失誤而致使改進操作徹底失敗。但應用CAD 技術便可將機械設備改進要求輸入三維設計軟件之中，軟件會根據設備改進要求、性能等確定所有部件，這樣不僅能夠為相關人員節省大量時間和精力，還能降低農業機械設備改進失敗率，切實滿足農業發展需求[3]。

2.4 發揮設備性能

過去在進行農業機械設備改進時，根本無法提前確定機械設備運轉性能，只能等到完成改進設計，經過生產制造得到實體后才能進行性能測試，如果機械設備運轉性能無法達到相關標準或農業需求，就需要重新對其進行改進，這樣不僅會浪費大量生產制造材料與資金，還會導致農業機械設備改進工程無限延期。但當應用CAD 技術將農業機械設備圖紙轉變為模型之后，只需要將該模型導入相關軟件之中，便可直接觀察農業機械設備在完成改進后的運轉情況，整個運轉過程會以模型形式展現到相關人員面前，相關人員便可根據實際需求與各種因素，針對機械設備展開全面改進，從而保證農業機械設備的良好運轉性能。

2.5 提供最佳方案

一般情況下，設計人員針對農業機械設備開展改進設計時，為了避免設計方案過于單一，都會擬定多種設計方案，最后再根據這些設計方案展開進一步的計算與對比。但通過CAD 技術的仿真功能針對所有方案展開全面試驗后，根據仿真結果就可確定哪種方案更加符合農業機械改造要求，從而在諸多方案之中確定最佳方案以開展改進操作[4]。

3 基于CAD 技術的農業機械設計軟件改進實例

3.1 改進目標

某農業公司為了提高作物收割效率，采購了多臺收割設備，收割設備最初投入使用時確實為公司節省很多作物收割時間，但經過一段時間應用后，該設備逐漸出現各種問題，收割效率也遠不如初期。為了全面改進該設備，節省收割時間，可將分離裝置作為該次設計起始點，將某公司設計的三維軟件作為平臺，通過CAD 技術對該設備展開二次改進。通過三維軟件構建農業機械設計參數系統，將分離裝置實際參數作為改進設計基礎，這樣便可應用CAD技術繪制改進圖紙。收割設備整體系統由三種關鍵的功能模塊與若干輔助模塊組成，所有模塊都具備一定獨立性，相互連接只是為了對信息數據進行傳輸，這樣整個系統便可實現完全共享，其中管理模塊能夠將設計、數據以及圖形這三個系統連接到一起，還能對若干輔助模塊之間實際關聯展開管理，以免數據傳輸與模塊交流出現各種問題[5]。

3.2 改進原則

在整個設備改進全過程之中，共有配合、幾何以及結構這三種參數。其中，配合參數可以確定設備部件在自身位置中的相對關聯，幾何參數可以確定設備部件實際尺寸，結構參數可以確定設備部件排列順序。在對設備參數展開設計時，需要從上往下開始設計，并秉持以下幾點改進原則：1）在對設備上層與下層展開設計時需要秉持控制原則，使設備上層在正常運轉情況下對下層展開有效控制，不用過于關注設計方式與細節；2）在對設備下層展開設計時需要秉持參數原則，下層設計需要滿足設備上層設計的實際要求，并將此作為基礎對下層設計參數展開適當調整；3）該次農業機械軟件設計改進必須秉持一致原則，調整設備部件之間的具體位置時，必須保證所有部件連接后屬于一個整體，這樣設備才能正常運轉。

3.3 改進方式

對整個設備展開改進的改進方式主要分為以下四個環節。1）在三維設計平臺中將系統參數作為基礎構建零件模型，并確定所有部件在設備之中的具體關聯與位置，這樣便可確定設備驅動參數與模型。2）針對系統參數展開進一步整理，并隨之構建系統參數儲存庫，最后再完成操作人員與設備之間對話界面的編制。3）針對設備模塊展開計算與設計，根據設計目的與要求構建設備結構與尺寸，根據從上至下原則展開計算。對其中參數足夠完善的目標展開相似設計，對其中參數不夠完善的目標展開模擬設計，最后再將所有數據傳輸至三維軟件之中，這樣就可繪制設備驅動系統大體模型。4）構建系統參數的驅動體系，當三維軟件通過所有數據繪制出驅動體系模型后，就可確定個體零件的具體位置與關聯。在設計分離裝置的相關參數時，只需根據設備改進目標與要求確定相應標準，就能得出分離裝置實際參數，最后通過此參數確定其在收割設備中安的裝位置與二維圖紙[6]。

3.4 改進結果

通過以上改進方式對收割設備展開全面改進時，應用CAD 技術會使農業機械設計的整個設計過程較以往更加簡單，只需要通過軟件操作，針對收割設備展開模型構建與配裝安裝，就可得出整個設備改進后的完整模型，通過仿真對比與參數驗證，確定模型是否與改進標準相符，再經過多次對比與驗證后，可最終確定三維模型各項標準與農業機械設計改進標準完全相符。雖然已經通過模型確定改進效果與預期效果相同，但在完成設備改造后為了保證CAD 技術精準性，還要組織相關人員對收割設備改造效果展開測試，使最終測試結果與改造目的完全相符。收割設備效率大幅增加，甚至比剛購入時的實際效率更加理想。由此可知，通過CAD 技術對農業機械設計軟件展開改造，無論是改造效果、時間，還是成本，都遠比以往的改造方式更加理想。

4 結束語

綜上所述，在農業機械設計領域中，CAD 技術的出現與使用為其提供了巨大的技術支持。將其應用到農業機械設計之中，推動了農業發展、農業設備創新，從而使我國農業機械設計能力得到跨越式提高。通過實例表明，基于CAD 技術的農業機械軟件設計，是我國農業機械設計未來發展的必然趨勢。