CAD 技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計中的應(yīng)用研究

劉玉芹

（江蘇省豐縣中等專業(yè)學校，江蘇 徐州 221700）

我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，而農(nóng)機化的普及極大地提升了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量。 因此，有效改善農(nóng)業(yè)機械品質(zhì)， 是提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的關(guān)鍵。 其中，CAD 作為農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計中重要的技術(shù)手段，可有效加快農(nóng)業(yè)機械設(shè)計速度，縮短周期，同時還可以提高機械的使用壽命以及設(shè)備的使用效率。

1 CAD 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國科學信息技術(shù)的快速發(fā)展， 計算機技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)席卷了多個行業(yè)， 并且在行業(yè)發(fā)展中起到了重要的作用。 隨著城鎮(zhèn)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(nóng)業(yè)產(chǎn)量，廣大科研人員開始將CAD 技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計當中，希望借助數(shù)字化技術(shù)與工業(yè)化的結(jié)合來共同為我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)量提升奠定良好基礎(chǔ)。 對于農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計企業(yè)而言，若想在激烈的市場中占據(jù)重要的地位， 就必須對自身的產(chǎn)品進行改革、創(chuàng)新，以推動其發(fā)展，進而帶動企業(yè)綜合競爭實力的提升。 農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計作為農(nóng)業(yè)機械設(shè)備制造的重要環(huán)節(jié)，受到了大量專業(yè)人士的關(guān)注與重視。 同時， 大量農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計人員考慮將現(xiàn)代化技術(shù)融入到設(shè)計中， 以此來提高農(nóng)業(yè)機械設(shè)備設(shè)計質(zhì)量以及最終應(yīng)用效果，為我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供支撐和保障。 而CAD 作為計算機輔助設(shè)計軟件， 其可借助虛擬模式的構(gòu)建來給予設(shè)計人員發(fā)揮想象力的機會， 并且還在一定程度上提高了機械設(shè)備的精準度， 提高設(shè)計成果科學合理性的同時，提高了農(nóng)業(yè)機械工程的應(yīng)用水平，這對于社會效益與經(jīng)濟效益的提升意義重大。

2 CAD 技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計中的概念及關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

2.1 產(chǎn)品概念設(shè)計概述

在進行農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計時， 必須要重視產(chǎn)品開發(fā)期間對其功能的具體需求內(nèi)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(shè)計的重要前提，同時還要將其進行明確化， 實現(xiàn)需求分析—需求形式化—辨別具體問題—解析設(shè)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(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計方案， 并利用CAD 技術(shù)來提高設(shè)計方案的科學性與合理性。

農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計概念主要包括以下幾個特點：1）立足于CAD 技術(shù)的基礎(chǔ)上， 將農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品功能信息作為主要開發(fā)的作品，并利用功能、維修及護理等概念設(shè)計來提高農(nóng)業(yè)機械工程產(chǎn)品設(shè)計的有效性；2） 借助CAD 技術(shù)中產(chǎn)品幾何信息的不完全性來對傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品進行改造及創(chuàng)新， 以滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)需求；3） 對CAD 系統(tǒng)中漸進設(shè)計與Top-down 設(shè)計方式進行優(yōu)化，使得整個農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計方案更加的完善化；4） CAD 系統(tǒng)需要保障在進行農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計時應(yīng)滿足其功能信息與幾何信息反應(yīng)設(shè)計的兼容性與相互轉(zhuǎn)化性[1]。

2.2 CAD 技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 產(chǎn)品信息建模和功能推理技術(shù)

在現(xiàn)有的CAD 信息建模技術(shù)當中， 其幾何信息技術(shù)占據(jù)了非常重要的地位，且其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計當中，可有效提高多個設(shè)計軟件與建模技術(shù)的兼容性與轉(zhuǎn)化性，在方案設(shè)計期間使得整個產(chǎn)品的信息模式可以利用更加全面化、整體化的形式表現(xiàn)出來。 同時，還能夠?qū)⒃O(shè)計人員的思維過程、每一操作的功能、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化等進行確定，提高了產(chǎn)品信息建模有效性。

2.2.2 設(shè)計全過程的集成

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

1） 若想要支持Top-down 設(shè)計方式，便必須要立足于農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計的基礎(chǔ)上進行草圖繪制與設(shè)計規(guī)劃，互相約束與推進。

2） 設(shè)計意圖將農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計的整個流程體現(xiàn)了出來， 并且充分將設(shè)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(shè)計方式，必須要面向裝配進行建模技術(shù)的實施， 使得各設(shè)計步驟間幾何建模技術(shù)為互相兼容且能夠滿足轉(zhuǎn)化需求。

3 CAD 技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計中的創(chuàng)新性應(yīng)用措施

3.1 在農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計以及開發(fā)中的創(chuàng)新研究

將CAD 技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計中， 設(shè)計人員可借助CAD 軟件來進行二維模型的構(gòu)建， 然后根據(jù)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(shè)計人員還需對其進行著重說明，以保證在后續(xù)的制作過程中不會出現(xiàn)誤差。 在進行二維模型的搭建與構(gòu)造過程中， 因設(shè)計人員一時的設(shè)計理念或者是后續(xù)在進行完善時忽略了其中所存在的問題， 所以可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差。 而傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)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(xù)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(xù)機械產(chǎn)品制作效果。 而CAD 設(shè)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(nèi)容反饋至設(shè)計人員眼前，方便其進行改正與優(yōu)化。 并且， 相較于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計中需重新進行圖紙的繪制等情況，CAD 軟件只需設(shè)計人員將所繪制錯誤部分的數(shù)據(jù)進行更改， 然后整體的圖紙數(shù)據(jù)內(nèi)容便也會隨之改變， 其在一定程度上可有效提高設(shè)計成果的清晰度與準確性， 為后續(xù)農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的制作及開展提供巨大推動力。

3.2 在設(shè)計技術(shù)交流中實施創(chuàng)新研究

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

3.3 農(nóng)業(yè)裝置的優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計

在對農(nóng)業(yè)裝置進行創(chuàng)新設(shè)計期間， 則要求技術(shù)人員充分發(fā)揮CAD 設(shè)計軟件的作用， 并且在標準要求范圍之內(nèi)制定出一套切實可行、科學合理的設(shè)計方案，根據(jù)實際情況對目標結(jié)果進行評估， 在此基礎(chǔ)上實施必要的改善與優(yōu)化。 同時，由技術(shù)人員利用專業(yè)理論教學方法展開農(nóng)業(yè)裝置設(shè)計，并與設(shè)計軟件結(jié)合起來，使得所設(shè)計出的方案既可滿足施工標準，也能夠保證應(yīng)用效果的良好性，盡可能提高農(nóng)業(yè)裝置設(shè)計的精準度與質(zhì)量。 除此之外，農(nóng)業(yè)設(shè)備的設(shè)計過程特征部分就是初步設(shè)計階段[2]。 在這一階段當中可以明確所設(shè)計農(nóng)業(yè)設(shè)備本身的主要特征， 在詳細設(shè)計階段將其余設(shè)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(nóng)業(yè)設(shè)備模型設(shè)計的正確性，假設(shè)檢驗結(jié)果不符合標準， 可以針對初步設(shè)計以及詳細設(shè)計開展進一步深化改進；假設(shè)方案達到最優(yōu)化，可以進行下一步的文件編輯與整理，最終輸出最佳結(jié)果。

3.4 實現(xiàn)了實體建模

在CAD 技術(shù)應(yīng)用之前， 農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計技術(shù)人員只能夠依賴于傳統(tǒng)的紙質(zhì)繪制方式來進行設(shè)計方案的設(shè)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(tǒng)的繪制方法使得設(shè)計方案不易長時間保存， 即使工作人員設(shè)計完善效果良好也無法避免其在應(yīng)用時仍然保持清晰的狀態(tài)。 在這種情況下，CAD 技術(shù)的出現(xiàn)，使得實體設(shè)計理念成為了現(xiàn)實，且其并非利用傳統(tǒng)的數(shù)學線條來將整個設(shè)計圖表示出來，而是利用建模軟件來將整個農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計以動態(tài)地形式展示出來，使得操作人員可直觀地了解到整個農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計中所需要打孔、焊接以及切削的部分。 與此同時，對于技術(shù)操作人員來說，一些無法用語言表達清楚的內(nèi)容也可通過CAD 技術(shù)展示出來， 讓操作人員更加確切地了解到設(shè)計圖紙中所有內(nèi)容。

3.5 代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工繪制，操作更加便捷

相較于其他的技術(shù)而言，CAD 技術(shù)最突出的作用便是易于操作，且其代替了傳統(tǒng)的人工繪制，使得農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計方案更加容易進行調(diào)整、改善及優(yōu)化，以此來提高方案設(shè)計的科學合理性。 因在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計過程中，均由設(shè)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(shè)計時間較短，無法在短時間內(nèi)完成此次操作。 與此同時，只要出現(xiàn)錯誤，工作人員進行修改時只能通過擦掉之前的設(shè)計圖重新進行設(shè)計，不僅過于繁瑣，還可能因擦拭的動作而導致整個設(shè)計圖紙出現(xiàn)臟亂、破損的問題。而將CAD 技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計當中， 只需在設(shè)計軟件中利用鼠標來完成整體的操作，不僅頁面整潔、統(tǒng)一、干凈，并且即使工作人員出現(xiàn)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(shè)計，便于修改，還不會對農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計圖紙造成任何的影響，從根本上提高了農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計方案的整潔性與便捷性，減輕了設(shè)計人員的工作壓力[3]。

3.6 提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計能力

CAD 技術(shù)對加快農(nóng)業(yè)新產(chǎn)品的研發(fā)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本以及提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力具有重要意義，是企業(yè)提高自身素質(zhì)、完善企業(yè)產(chǎn)品性能、提高企業(yè)市場競爭力以及增強企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新能力的有效途徑之一[4]。 CAD 設(shè)計的應(yīng)用，是一項投入小、產(chǎn)出大、見效快并較為成熟的計算機共性技術(shù)。在使用CAD 技術(shù)進行農(nóng)業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的時候，通過優(yōu)化組合、建模、模擬以及開展精確分析，計算產(chǎn)品的質(zhì)量與規(guī)格。 由此一來，在設(shè)計過程中就能夠獲得最大的保障，減少不必要的損失。

4 結(jié)語

綜上所述， 將CAD 技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計當中，可有效提高其設(shè)計速度和質(zhì)量，并延長機械設(shè)備的應(yīng)用幫助，一定程度提高了農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計的經(jīng)濟效益與社會效益，同時，也有效推動了我國農(nóng)業(yè)機械工程設(shè)計水平的快速發(fā)展。