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

馬云紅 董中輝

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械逐步朝向機(jī)械化、現(xiàn)代化方向發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的使用，有效地改善了農(nóng)業(yè)作業(yè)環(huán)境，提升了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。本文主要從闡述現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用價(jià)值入手，分析了現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)，具體介紹現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的幾種應(yīng)用模式，并提出了現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù);農(nóng)業(yè)機(jī)械;工程設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S-1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190630018

農(nóng)業(yè)科技的不斷發(fā)展為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來顯著的便利與效益。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的技術(shù)也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)作方式已經(jīng)不能滿足如今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)其需求，因而農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)需要現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的幫助與支持，從而更好推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化進(jìn)程。

1 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用價(jià)值顯著，主要表現(xiàn)為以下2點(diǎn)：改變了傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)方式，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與數(shù)字化。傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)方式的操作過程繁瑣，需要技術(shù)人員投入較多的精力與時(shí)間，且生產(chǎn)效率有限。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)之后，大大地提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化效率，充分發(fā)揮了現(xiàn)代技術(shù)的數(shù)字化優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，通過更準(zhǔn)確、更標(biāo)準(zhǔn)的、更自動(dòng)的操作模式使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械有了突破式的發(fā)展，并且以此形成了新的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)鏈，拓寬和更新了農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展方向;提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色。現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)堅(jiān)持“綠色科技”的理念，即在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)代化，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)效率的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持了綠色可持續(xù)發(fā)展的原則，主張通過現(xiàn)代新興的設(shè)計(jì)技術(shù)來改善農(nóng)業(yè)作業(yè)環(huán)境，開發(fā)農(nóng)業(yè)資源，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色產(chǎn)值。

2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 多學(xué)科的融合性

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)融合了現(xiàn)代設(shè)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)學(xué)等多門學(xué)科，其中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)又是建模、工程圖、計(jì)算機(jī)軟硬件等技術(shù)的結(jié)合。因而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是在分析設(shè)計(jì)對(duì)象具體特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合判斷并選擇相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行交叉組合，從而有針對(duì)性地解決問題。

2.2 傳統(tǒng)技術(shù)的延伸性

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是在結(jié)合動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程數(shù)學(xué)等方法理論的基礎(chǔ)上而形成，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)相比較，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是其發(fā)展與延伸，在充分吸收傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)精華的基礎(chǔ)上，融入了新的設(shè)計(jì)力量，使之應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中更具可靠性。

2.3 設(shè)計(jì)手段的精確性

當(dāng)前現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段的革新，使得現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的精確性更具保障。如中央數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)提供各種所需數(shù)字資源;虛擬現(xiàn)實(shí)軟件能夠通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)仿真三維建模;產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能夠幫助系統(tǒng)完成自動(dòng)存儲(chǔ)、調(diào)取、跟蹤、控制信息，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字化與自動(dòng)化，這都大大提高了設(shè)計(jì)的精確度。

2.4 產(chǎn)品周期的可信性

隨著當(dāng)前人們對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量與性能要求的提高，需要借助現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)才保證農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的安全性、可靠性。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)堅(jiān)持貫徹國(guó)家相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與生態(tài)環(huán)境要求，整個(gè)設(shè)計(jì)過程是面向機(jī)械產(chǎn)品壽命周期全過程的可信設(shè)計(jì)，有著較為嚴(yán)格的技術(shù)保證，盡可能滿足當(dāng)下對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求。

2.5 試驗(yàn)技術(shù)的綜合性

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的使用不是盲目使用，在廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)生之前需要經(jīng)過多類型的試驗(yàn)，以保證技術(shù)的準(zhǔn)確性。一般試驗(yàn)的選擇會(huì)根據(jù)不同產(chǎn)品的需求特點(diǎn)進(jìn)行，如動(dòng)態(tài)試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、物理模型試驗(yàn)等等，通過實(shí)驗(yàn)收集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的評(píng)定，進(jìn)而綜合考量并修改方案，從而為機(jī)械產(chǎn)品提供更為牢靠的技術(shù)保障。

3 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中的幾種模式

3.1 全過程優(yōu)化設(shè)計(jì)

全過程優(yōu)化設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)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(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的目標(biāo)。一般最佳方案的選擇需要借助機(jī)械設(shè)計(jì)理論、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過自建數(shù)學(xué)模型，使用數(shù)學(xué)規(guī)劃求解來得出。同時(shí)，還需要對(duì)最佳方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括“前處理”、[KG-*9]“后處理”、“優(yōu)化結(jié)果”。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)里也有優(yōu)化設(shè)計(jì)，但其適用范圍具有局限性，已不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的需求，因而需要采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的全過程優(yōu)化技術(shù)，為農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)提供更多的技術(shù)支持。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械的種類多樣，其結(jié)構(gòu)也復(fù)雜多變，因而需要一個(gè)全方位控制的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的操作。同時(shí)，這一整體的系統(tǒng)又需要結(jié)合不同功能分為子系統(tǒng)，如執(zhí)行系統(tǒng)，操縱系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等。通常，農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要通過以下幾個(gè)步驟：明確該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的;對(duì)影響系統(tǒng)的各種因素進(jìn)行分析;通過建模等方式來進(jìn)行問題表述，進(jìn)一步明確問題與各要素之間的關(guān)系;選擇合適的方法求解模型，通過預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo)，并對(duì)安裝應(yīng)用系統(tǒng)后的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)，依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修正，從而完善整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3.3 綠色設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于考慮檢測(cè)產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的環(huán)境屬性，包括可維護(hù)性、可回收性、可重復(fù)利用性等，因而在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，就需要結(jié)合環(huán)境目標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品功能、材質(zhì)方面作出環(huán)境屬性方面的提出要求，按規(guī)定選擇在加工制作、使用過程中不產(chǎn)生毒副作用、能耗低、且易于拆卸回收并可以在生產(chǎn)的原材料和工藝?？傮w而言，綠色設(shè)計(jì)主要包括如下內(nèi)容：產(chǎn)品環(huán)境屬性的描述;原材料的選擇與管理;產(chǎn)品的可拆卸設(shè)計(jì)、可回收設(shè)計(jì);加工完成后產(chǎn)品的綠色數(shù)據(jù)庫(kù)分析等。

3.4 并行設(shè)計(jì)

并行設(shè)計(jì)是一種綜合性的設(shè)計(jì)模式，綜合了工程設(shè)計(jì)、制造管理、操作運(yùn)營(yíng)等各方面的思想與方法，該模式的主要核心在于設(shè)計(jì)階段對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的綜合分析，包括機(jī)械產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、維護(hù)、運(yùn)行、成本等各因素，它強(qiáng)調(diào)一體化、集成化，既縮短機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)期，又保證機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)然，想要達(dá)成這一目標(biāo)離不開該模式下關(guān)鍵技術(shù)的支持。如建模技術(shù)，產(chǎn)品開發(fā)階段，需要通過建模技術(shù)來明確和細(xì)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理論、策略、影響因素等;又如模擬仿真技術(shù)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、裝配、維修階段，模擬仿真技術(shù)能夠?qū)ζ渲写嬖诘膯栴}進(jìn)行糾正，以保證產(chǎn)品的性能;管理技術(shù)，當(dāng)前企業(yè)是建立在產(chǎn)品開發(fā)的串行模式基礎(chǔ)上，所以需要有相應(yīng)的管理技術(shù)來為管理層理工更科學(xué)、便捷的管理方式;評(píng)價(jià)與決策系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模擬仿真后，需要使用相應(yīng)的評(píng)價(jià)決策系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的綜合性能作出評(píng)價(jià)與決策，從而為接下來的調(diào)整提供依據(jù)。

4 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中需要注意的問題

農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)具有繁復(fù)性的過程，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中主要是考慮產(chǎn)品的功能、壽命、成本，滿足于產(chǎn)品的質(zhì)量與性能，卻忽視機(jī)械產(chǎn)品對(duì)生態(tài)環(huán)境影響，以至于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械存在著能源浪費(fèi)嚴(yán)重、報(bào)廢產(chǎn)品回收率和利用低等問題，可將部分企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)方面的環(huán)保意識(shí)較差。隨著綠色生產(chǎn)的理念提出，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械工程應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持使用“綠色設(shè)計(jì)”，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。應(yīng)盡肯能使用綠色動(dòng)力系統(tǒng)，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械主要依靠柴油機(jī)來提供動(dòng)力，但廢氣的排放不但影響了農(nóng)作物的品質(zhì)，更容易對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染，因而需要堅(jiān)持開發(fā)綠色動(dòng)力系統(tǒng)，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(tǒng)的裝置，科學(xué)控制農(nóng)業(yè)機(jī)械的噪聲污染。此外，在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造原材料的選擇方面應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并盡可能使用可回收且可再次利用的材料，以減輕對(duì)環(huán)境污染。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

馬云紅（1974-），女，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械。