數字化設計在農業機械設計中的應用論文

摘要：分析了數字化設計技術的含義以及特徵，與傳統農機設計中存在的弊端對比進行。重點介紹數字化技術應用在農機設計中的具體方式，從計算機輔助概念設計、虛擬原型等方面來進行。對數字化設計技術的未來發展趨勢進行簡要總結。

關鍵詞：數字化設計；設計技術；農機設計

1數字化設計技術的含義及特點

1.1含義。農業機械設計需要結合使用方向來進行，優化功能組成，這樣在使用階段可以降級故障發生機率，農業生產任務也能夠高效完成。數字化設計理念在農機產業中雖然應用實踐較短，但卻取得了很好的成果，所設計的機械結構更能夠滿足使用需求，基於計算機設備完成的設計任務，可以節省數據分析運算所用時間。藉助計算機中的功能軟件，能夠輕鬆的完成圖紙繪製工作，並通過系統模擬來觀察運行期間的設備穩定性，最終得到的產品生產方案更安全可行。

1.2特點。數字化技術是科技發生的成果，農機生產行業正在向自動化控制方向發展，要求設計環節科學高效，必然會應用到數字化技術。分析技術應用特點可以瞭解到，在設計時間上有明顯的節約，可以同時完成多項任務，包括數據的錄入與運算，幫助提高產品設計效率。數字化技術還能夠結合使用需求對設計方案做出優化，並通過計算機軟件來完成設備的運行模擬，這樣所確定的最終方案更安全可靠，有效的降低來生產成本。傳統設計方法中，需要同時得出多種設計方案，增大了工作任務的難度，這一點在數字化技術中得到來解決。

2當今數字化設計技術研究的熱點

2.1計算機輔助概念設計（CACD）。新型技術的應用離不開計算機設備，農機設計過程中會涉及到大量的圖紙繪製，計算機繪圖軟件可以完成這一任務，在工作任務開展期間，技術人員將所得到的參數輸入到計算機中，選擇相應的功能，便能夠將機械圖形展現在其中。目前管理圖紙繪製的軟件也正在完善，功能也有明顯的增多，為農業機械設計提供來便捷性。

2.2知識工程（KBE）。知識工程在數字化設計技術中的應用愈來愈廣泛。現代設計之所以不同於傳統的設計，是由於市場、競爭和技術進步形勢的變化，它比過去任何時候都更加依賴於對新知識的獲取，而不是依賴經驗。過去的一二十年間，在人工智能和知識工程等領域發展起來的基於框架、規劃、模型、本體等多種知識建模技術，主要是為實現計算機對知識的智能推理，提高計算機智能服務的。對於新知識的獲取，通常有以下幾個來源：已有知識；市場信息；數字仿真或虛擬現實；物理模型試驗；樣機試驗；已有產品運行表現。

2.3虛擬原型（VP）。虛擬原型技術，近年來作為數字化設計的一個重要的分支，得到了人們的普遍關注。虛擬原型技術是在CAX（如CAD、CAM、CAE等）/DFX（如DFA、DFM、DFS等）等技術基礎上發展而來，它將信息技術、先進製造技術和先進仿真技術等應用於複雜系統全生命週期，並進行綜合管理，從系統的層面來分析複雜系統，支持“由上至下”的複雜系統開發模式。虛擬原型是根據產品設計信息或產品概念產生的在功能、行為和感觀特性等方面和物理原型儘可能相似的可仿真的計算機模型。虛擬原型技術經過近十年的發展，已經可以部分替代物理原型，在產品設計中得到了廣泛的應用。

3農業機械數字化設計技術的發展趨勢

農業機械屬於製造業的範疇，門類廣、種類多，市場需求潛力巨大，據統計，目前我國農業機械產品擁有14大類、95小類，3000多種產品。儘管我國能生產的農業裝備品種很多，但產品技術水平、產品結構與發達國家還存在相當差距。在構型設計方面除了利用計算機輔助設計加速產品開發的同時，基於知識工程，利用計算機仿真對產品性能進行預測以優化產品結構也得到了人們的關注。在農業機械產品概念設計方面的研究也有學者開始涉及。今後數字化設計技術在農業機械中的發展趨勢，應注重以下幾點。

3.1突出產品創新設計。設計過程中應當突出產品的使用功能以及創新性，消費者在購買機械設備時擁有更多的參考。應用數字化技術後，設計階段創新理念可以更好的展現，結合農機設備使用階段容易發生的故障問題來進行，將故障發生機率降至最低，這樣才能夠降低農業生產的成本投入，確保設備具有消費市場。農機設計生產企業有很多，只有突出設計階段的創新性，才能偶在激烈的市場競爭中佔據有利位置。可以明確，產品創新設計涉及到數據開採、知識發現及其重用技術、知識的表達與組織、知識數據庫的開發、基於知識的決策技術等。

3.2重視虛擬現實技術。虛擬現實技術的出現，給產品設計帶來了一場新的革命，它集3D圖形、聲音等多媒體為一身，讓設計者/用户身臨其境的感受產品的設計過程，體驗其性能，從而提高設計的成功率。該技術在農業機械設計及製造中非常重要。對於結構複雜、設計困難、設計週期長的大型農業機械的設計，採用虛擬現實技術，既便於模擬產品的某些性能，又便於設計人員對產品的修改，更便於用户針對產品的原型瞭解產品的結構和性能等，提出反饋意見，加快了產品投入市場的速度。目前國外已提出了兩種基於VR的工程設計方法，一種是增強可視化，它利用現有的系統產生模型，然後將模型輸入到VR環境中，用户充分利用各種增強效果設備如頭盔顯示器等產生臨境感。另一種是VR-CAD系統，設計者直接在虛擬環境中參與設計。國內相關的研究才剛起步，尤其是VR在工程上的應用方面還缺乏一套較為完善的理論和方法。

3.3強調產品協同設計。農業機械製造企業面臨着新的商業環境，如產品定製需求的增多；跨部門甚至跨企業共同協作進行產品設計與製造等，因此，產品設計製造的協同是現代企業適應全球經濟的重要手段，也是我國發展農業機械行業乃至整個機械行業所需要瞄準的方向。據估計，發達國家製造企業在新產品的開發過程中往往有40%~70%的工作是與其他企業和合作夥伴共同完成的。如何從浩瀚的產品資源中選擇合適的為己所用，這就提出了在已有知識庫中的搜索算法實現問題。PTC公司的Web服務器上保存了眾多世界領先的零件供應商的百餘萬個零件，且每月增加幾萬個新的零件。儘管象PTC公司這樣將所有資源都納入自己的服務器的做法在搜索算法實現上較為容易，但在我國目前採用是不現實的，並且從長遠看也不是方向。一個可行的辦法就是由供應商在自己的服務器上提供零件的資源信息，這樣採用什麼特徵及其參數引導在眾多的供應商之間搜索，以及如何實現客户端各種異構的應用系統與服務器各種異構數據庫之間信息的傳遞就成為研究的方向。農業機械在農業經濟和農業的發展中始終處於十分重要的地位，將數字化設計技術引入農業機械行業是改變傳統農業機械生產方式，用新技術改造傳統農業，支持新興農業技術，提高農業競爭力的重要手段。

參考文獻:

[1]王維亮.數字化設計技術及其在農業機械設計中的應用[J].才智，2013（7）：126.

[2]牛.虛擬樣機技術在農業機械設計上的應用和發展初探[J].科技資訊，2013（11）：98.