現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉郅瑋 何 滔 姜杰翔

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610000）

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械工程的工作量較大，容易出現(xiàn)遺漏問(wèn)題，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行，進(jìn)而影響農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD技術(shù)）等先進(jìn)的技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，大大提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。但是，許多先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用范圍有限，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機(jī)械工程發(fā)展緩慢。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)范疇和手段進(jìn)行拓展，是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)等多門學(xué)科的融合和交叉。近年來(lái)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中不斷滲入了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD技術(shù)）、優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、低碳設(shè)計(jì)、穩(wěn)健設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和虛擬仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)容，提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD技術(shù)）在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中需要繪制大量精確的圖，CAD技術(shù)有多種多樣強(qiáng)大的繪圖功能。工程設(shè)計(jì)人員利用CAD技術(shù)可以繪制出清晰、符合工程要求的設(shè)計(jì)圖，減輕設(shè)計(jì)零件的工作量，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的參數(shù)化，通過(guò)對(duì)建立起來(lái)的三維模型實(shí)體調(diào)整尺寸、結(jié)構(gòu)變化，達(dá)到預(yù)期效果。當(dāng)零件的尺寸和形狀發(fā)生變化時(shí)，與其相關(guān)結(jié)構(gòu)也會(huì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)，CAD技術(shù)能記錄裝配過(guò)程中各個(gè)零件的關(guān)系，依據(jù)相鄰的零件之間的形狀和位置來(lái)調(diào)整、改善新零件，降低因?yàn)榱慵黄ヅ洚a(chǎn)生的障礙。

2 優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)人的要求較高，不僅要求設(shè)計(jì)人員要有豐富的理論知識(shí)、深厚的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而且要具有創(chuàng)造性思維。其是充分利用設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力與智慧，基于已有的相關(guān)科學(xué)理論、方法和原理，設(shè)計(jì)出有創(chuàng)造性、獨(dú)具一格及有實(shí)用性的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)相比，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于人在設(shè)計(jì)中發(fā)揮的主導(dǎo)作用和創(chuàng)造性作用，結(jié)合新的技術(shù)手段、新的技術(shù)原理，從所需求的農(nóng)業(yè)機(jī)械性能出發(fā)，改進(jìn)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)機(jī)械甚至發(fā)明創(chuàng)造出新的農(nóng)業(yè)機(jī)械，以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用。

4 低碳設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著全球氣溫的升高，生態(tài)危機(jī)的出現(xiàn)，世界各國(guó)都越來(lái)越重視保護(hù)人類的生存環(huán)境，向低碳化方向發(fā)展。我國(guó)提出了科學(xué)發(fā)展觀，倡導(dǎo)走可持續(xù)發(fā)展之路。因此，鼓勵(lì)各行各業(yè)研發(fā)低碳技術(shù)，倡導(dǎo)采用低碳技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。例如，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械工程的設(shè)計(jì)，以往設(shè)計(jì)人員主要考慮產(chǎn)品質(zhì)量、性能、成本等，設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品是否可維護(hù)、是否可拆卸、是否可回收、對(duì)淘汰廢棄產(chǎn)品如何處理以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響等缺乏考慮［1］。因此，制造出來(lái)的產(chǎn)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(zhì)會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，傷害生態(tài)環(huán)境，造成資源浪費(fèi)。鑒于此，除了考慮產(chǎn)品質(zhì)量、性能、成本等之外，還需要綜合考慮相關(guān)資源存量和環(huán)境因素來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣對(duì)環(huán)境的傷害更小，而且符合時(shí)代的發(fā)展需求。需要注意的是，由于低碳設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用剛剛開始，需要從生產(chǎn)需求出發(fā)，不斷摸索，研究出性能優(yōu)良的低碳農(nóng)業(yè)機(jī)械。然后通過(guò)大力推廣，把低碳農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的適用性轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力，為我國(guó)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供支持。

5 穩(wěn)健設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

穩(wěn)健設(shè)計(jì)表示設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品無(wú)論是在制造還是在使用中，如果結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生改變又或是在規(guī)定年限內(nèi)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生老化或變質(zhì)時(shí)，還可以保持產(chǎn)品性能穩(wěn)健的一種工程設(shè)計(jì)方法。穩(wěn)健設(shè)計(jì)已成為提升和改善產(chǎn)品質(zhì)量的工程方法，主要作用在于提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，質(zhì)量高、成本低的產(chǎn)品越來(lái)越受歡迎，考慮到設(shè)計(jì)過(guò)程中參數(shù)的隨機(jī)性等問(wèn)題，穩(wěn)健設(shè)計(jì)運(yùn)用了模糊數(shù)學(xué)的方法來(lái)解決由于產(chǎn)品質(zhì)量因素產(chǎn)生的不穩(wěn)定性等問(wèn)題，并利用多媒體虛擬技術(shù)和動(dòng)態(tài)三維圖形創(chuàng)立智能化的穩(wěn)健設(shè)計(jì)系統(tǒng)［2］。具體設(shè)計(jì)中，先確定產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)體系，再建立由可控、不可控因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響的質(zhì)量設(shè)計(jì)模型，最后用穩(wěn)健設(shè)計(jì)模型進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)一系列試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算獲得可靠的分析數(shù)據(jù)，得到穩(wěn)健產(chǎn)品的有效設(shè)計(jì)方案。

6 大數(shù)據(jù)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)中的一部分，在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)收集大量的工程數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算、預(yù)演、分析，從市場(chǎng)需求角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出實(shí)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械工程的器械［3］，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)迸發(fā)更大的活力，創(chuàng)造出更大的效益。但大數(shù)據(jù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些弊端，分析的數(shù)據(jù)量超過(guò)自身能力時(shí)可能會(huì)得出錯(cuò)誤的信息，進(jìn)而導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)不合理。

7 虛擬仿真設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)屬于多個(gè)學(xué)科交叉的新型技術(shù)，是指在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上，把農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品作為對(duì)象，對(duì)產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)和人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià)進(jìn)行優(yōu)化。利用該項(xiàng)技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用多種傳感器與多維的信息環(huán)境進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)理性、感性的真實(shí)感的認(rèn)識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造。虛擬仿真設(shè)計(jì)技術(shù)相比CAD技術(shù)具有更好的人機(jī)交互能力，設(shè)計(jì)人員不僅可以通過(guò)眼睛進(jìn)行查看，還可以通過(guò)觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、動(dòng)作等與設(shè)計(jì)出的對(duì)象在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行交互。虛擬仿真設(shè)計(jì)技術(shù)提供了模擬的三維環(huán)境，為產(chǎn)品的創(chuàng)新和優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件。在農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬的加工和裝配，通過(guò)模擬，再進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，縮短產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間，減少開發(fā)和制造成本。

8 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、現(xiàn)代信息技術(shù)等多種學(xué)科的融合和交叉。計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)可用來(lái)建立數(shù)學(xué)模型，在計(jì)算機(jī)軟硬件的配合下，根據(jù)不同設(shè)計(jì)對(duì)象、不同任務(wù)，采取結(jié)合不同的技術(shù)，解決在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的眾多問(wèn)題。多學(xué)科知識(shí)的交叉和融合是現(xiàn)代技術(shù)的一大特點(diǎn)。隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)成了主要發(fā)展趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)機(jī)械新技術(shù)的發(fā)展與推廣，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高。本文提及的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有面向市場(chǎng)、低碳設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD技術(shù)）、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、穩(wěn)健設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和虛擬仿真設(shè)計(jì)等。另外，目前各種新興技術(shù)如微電子技術(shù)、材料科學(xué)等也在不斷向農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)滲入［4］。總之，農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，引入現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)到農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)是改革傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)方式的有效辦法，是我國(guó)提高農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有力手段。

參考文獻(xiàn)