數字化設計在農業(yè)機械設計中的應用論文

數字化設計在農業(yè)機械設計中的應用論文

　　摘要：分析了數字化設計技術(shù)的含義以及特征，與傳統農機設計中存在的弊端對比進(jìn)行。重點(diǎn)介紹數字化技術(shù)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(lái)進(jìn)行。對數字化設計技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢進(jìn)行簡(jiǎn)要總結。

　　關(guān)鍵詞：數字化設計；設計技術(shù)；農機設計

　　1數字化設計技術(shù)的含義及特點(diǎn)

　　1.1含義。農業(yè)機械設計需要結合使用方向來(lái)進(jìn)行，優(yōu)化功能組成，這樣在使用階段可以降級故障發(fā)生幾率，農業(yè)生產(chǎn)任務(wù)也能夠高效完成。數字化設計理念在農機產(chǎn)業(yè)中雖然應用實(shí)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(mǎn)足使用需求，基于計算機設備完成的設計任務(wù)，可以節省數據分析運算所用時(shí)間。借助計算機中的功能軟件，能夠輕松的完成圖紙繪制工作，并通過(guò)系統模擬來(lái)觀(guān)察運行期間的設備穩定性，最終得到的產(chǎn)品生產(chǎn)方案更安全可行。

　　1.2特點(diǎn)。數字化技術(shù)是科技發(fā)生的成果，農機生產(chǎn)行業(yè)正在向自動(dòng)化控制方向發(fā)展，要求設計環(huán)節科學(xué)高效，必然會(huì )應用到數字化技術(shù)。分析技術(shù)應用特點(diǎn)可以了解到，在設計時(shí)間上有明顯的節約，可以同時(shí)完成多項任務(wù)，包括數據的錄入與運算，幫助提高產(chǎn)品設計效率。數字化技術(shù)還能夠結合使用需求對設計方案做出優(yōu)化，并通過(guò)計算機軟件來(lái)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(lái)生產(chǎn)成本。傳統設計方法中，需要同時(shí)得出多種設計方案，增大了工作任務(wù)的難度，這一點(diǎn)在數字化技術(shù)中得到來(lái)解決。

　　2當今數字化設計技術(shù)研究的熱點(diǎn)

　　2.1計算機輔助概念設計（CACD）。新型技術(shù)的應用離不開(kāi)計算機設備，農機設計過(guò)程中會(huì )涉及到大量的圖紙繪制，計算機繪圖軟件可以完成這一任務(wù)，在工作任務(wù)開(kāi)展期間，技術(shù)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。目前管理圖紙繪制的軟件也正在完善，功能也有明顯的增多，為農業(yè)機械設計提供來(lái)便捷性。

　　2.2知識工程（KBE）。知識工程在數字化設計技術(shù)中的應用愈來(lái)愈廣泛�，F代設計之所以不同于傳統的設計，是由于市場(chǎng)、競爭和技術(shù)進(jìn)步形勢的變化，它比過(guò)去任何時(shí)候都更加依賴(lài)于對新知識的獲取，而不是依賴(lài)經(jīng)驗。過(guò)去的一二十年間，在人工智能和知識工程等領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的基于框架、規劃、模型、本體等多種知識建模技術(shù)，主要是為實(shí)現計算機對知識的智能推理，提高計算機智能服務(wù)的。對于新知識的獲取，通常有以下幾個(gè)來(lái)源：已有知識；市場(chǎng)信息；數字仿真或虛擬現實(shí)；物理模型試驗；樣機試驗；已有產(chǎn)品運行表現。

　　2.3虛擬原型（VP）。虛擬原型技術(shù)，近年來(lái)作為數字化設計的一個(gè)重要的分支，得到了人們的普遍關(guān)注。虛擬原型技術(shù)是在CAX（如CAD、CAM、CAE等）/DFX（如DFA、DFM、DFS等）等技術(shù)基礎上發(fā)展而來(lái)，它將信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)仿真技術(shù)等應用于復雜系統全生命周期，并進(jìn)行綜合管理，從系統的層面來(lái)分析復雜系統，支持“由上至下”的復雜系統開(kāi)發(fā)模式。虛擬原型是根據產(chǎn)品設計信息或產(chǎn)品概念產(chǎn)生的在功能、行為和感觀(guān)特性等方面和物理原型盡可能相似的可仿真的計算機模型。虛擬原型技術(shù)經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，已經(jīng)可以部分替代物理原型，在產(chǎn)品設計中得到了廣泛的應用。

　　3農業(yè)機械數字化設計技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　農業(yè)機械屬于制造業(yè)的范疇，門(mén)類(lèi)廣、種類(lèi)多，市場(chǎng)需求潛力巨大，據統計，目前我國農業(yè)機械產(chǎn)品擁有14大類(lèi)、95小類(lèi)，3000多種產(chǎn)品。盡管我國能生產(chǎn)的農業(yè)裝備品種很多，但產(chǎn)品技術(shù)水平、產(chǎn)品結構與發(fā)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(chǎn)品開(kāi)發(fā)的同時(shí)，基于知識工程，利用計算機仿真對產(chǎn)品性能進(jìn)行預測以?xún)?yōu)化產(chǎn)品結構也得到了人們的關(guān)注。在農業(yè)機械產(chǎn)品概念設計方面的研究也有學(xué)者開(kāi)始涉及。今后數字化設計技術(shù)在農業(yè)機械中的發(fā)展趨勢，應注重以下幾點(diǎn)。

　　3.1突出產(chǎn)品創(chuàng )新設計。設計過(guò)程中應當突出產(chǎn)品的使用功能以及創(chuàng )新性，消費者在購買(mǎi)機械設備時(shí)擁有更多的參考。應用數字化技術(shù)后，設計階段創(chuàng )新理念可以更好的展現，結合農機設備使用階段容易發(fā)生的故障問(wèn)題來(lái)進(jìn)行，將故障發(fā)生幾率降至最低，這樣才能夠降低農業(yè)生產(chǎn)的成本投入，確保設備具有消費市場(chǎng)。農機設計生產(chǎn)企業(yè)有很多，只有突出設計階段的創(chuàng )新性，才能偶在激烈的市場(chǎng)競爭中占據有利位置�？梢悦鞔_，產(chǎn)品創(chuàng )新設計涉及到數據開(kāi)采、知識發(fā)現及其重用技術(shù)、知識的表達與組織、知識數據庫的開(kāi)發(fā)、基于知識的決策技術(shù)等。

　　3.2重視虛擬現實(shí)技術(shù)。虛擬現實(shí)技術(shù)的出現，給產(chǎn)品設計帶來(lái)了一場(chǎng)新的革命，它集3D圖形、聲音等多媒體為一身，讓設計者/用戶(hù)身臨其境的感受產(chǎn)品的設計過(guò)程，體驗其性能，從而提高設計的成功率。該技術(shù)在農業(yè)機械設計及制造中非常重要。對于結構復雜、設計困難、設計周期長(cháng)的大型農業(yè)機械的設計，采用虛擬現實(shí)技術(shù)，既便于模擬產(chǎn)品的某些性能，又便于設計人員對產(chǎn)品的修改，更便于用戶(hù)針對產(chǎn)品的原型了解產(chǎn)品的結構和性能等，提出反饋意見(jiàn)，加快了產(chǎn)品投入市場(chǎng)的速度。目前國外已提出了兩種基于VR的工程設計方法，一種是增強可視化，它利用現有的CAD系統產(chǎn)生模型，然后將模型輸入到VR環(huán)境中，用戶(hù)充分利用各種增強效果設備如頭盔顯示器等產(chǎn)生臨境感。另一種是VR-CAD系統，設計者直接在虛擬環(huán)境中參與設計。國內相關(guān)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(chǎn)品協(xié)同設計。農業(yè)機械制造企業(yè)面臨著(zhù)新的商業(yè)環(huán)境，如產(chǎn)品定制需求的增多；跨部門(mén)甚至跨企業(yè)共同協(xié)作進(jìn)行產(chǎn)品設計與制造等，因此，產(chǎn)品設計制造的協(xié)同是現代企業(yè)適應全球經(jīng)濟的重要手段，也是我國發(fā)展農業(yè)機械行業(yè)乃至整個(gè)機械行業(yè)所需要瞄準的方向。據估計，發(fā)達國家制造企業(yè)在新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中往往有40%~70%的工作是與其他企業(yè)和合作伙伴共同完成的。如何從浩瀚的產(chǎn)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(shí)現問(wèn)題。PTC公司的Web服務(wù)器上保存了眾多世界領(lǐng)先的零件供應商的百余萬(wàn)個(gè)零件，且每月增加幾萬(wàn)個(gè)新的零件。盡管象PTC公司這樣將所有資源都納入自己的服務(wù)器的做法在搜索算法實(shí)現上較為容易，但在我國目前采用是不現實(shí)的，并且從長(cháng)遠看也不是方向。一個(gè)可行的辦法就是由供應商在自己的服務(wù)器上提供零件的資源信息，這樣采用什么特征及其參數引導在眾多的供應商之間搜索，以及如何實(shí)現客戶(hù)端各種異構的應用系統與服務(wù)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(yè)機械在農業(yè)經(jīng)濟和農業(yè)的發(fā)展中始終處于十分重要的地位，將數字化設計技術(shù)引入農業(yè)機械行業(yè)是改變傳統農業(yè)機械生產(chǎn)方式，用新技術(shù)改造傳統農業(yè)，支持新興農業(yè)技術(shù)，提高農業(yè)競爭力的重要手段。

　　參考文獻:

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

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

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