农业机械设计范例

摘要：虚拟样机技术是农业机械设计中的发展亮点，逐渐被应用在现代农业机械产品的辅助设计制造中。本文对虚拟样机技术进行了全面概述，采用理论结合实例的方法探究了虚拟样机技术软件ADAMS在农业机械设计中的应用策略，并对农业机械设计中虚拟样机技术应用的发展趋势进行了展望，以期为同类研究提供借鉴。

关键词：虚拟样机技术；ADAMS；农业机械设计

1虚拟样机技术概述

虚拟样机技术（virtualprototypingtechnology），简称VPT技术，是兴起于21世纪的虚拟数字化设计仿真技术，它是CAX/DFX技术的延伸发展，融合了数字化建模、机械运动、虚拟仿真、网络信息等多元化元素。与传统的数字化设计技术相比，虚拟样机技术的设计仿真功能更强，且支持对设计产品的系统化测评及协同分析能力。在具体的工程设计中，技术人员主要通过虚拟样机软件实现操作，而较常用的软件有美国动力机械生产公司研发的ADAMS及德国航天局研发的SIMPACK等，本文在论述中将以ADAMS软件为例分析虚拟样机技术在农业机械设计中的应用策略。

2虚拟样机技术在农业机械设计中的应用策略

2.1机械产品运动设计应用

现代农业生产中复杂机械设备的类型越来越多，在这类设备设计中，如何有效提升运动响应效率及精度一直是研发的重难点。传统的机械产品设计模型及软件仅能解决农业机械设备运动的视觉效果仿真问题，不能够对产品的运动响应性进行有效分析，而应用虚拟样机技术则能够较好的解决这一问题。具体来说，可应用ADAMS软件中的虚拟模型仿真分析功能，构建农业机械产品设计的运动响应模型，模拟待研发产品在实际农业生产中的运动轨迹及响应时间，以为后期的批量设计及生产提供依据。国内相关学者已经展开了一些研究，例如，李金风（2018）探究了应用ADAMS软件建立农业深耕犁机的运动模型及仿真方法[1]，通过仿真设计得出了农业深耕犁机最优化运动响应时间，并在进一步的实践应用中验证了设计的有效性。

摘要:虚拟样机技术是当前计算机技术发展的产物，对相关行业的设计产生了巨大的影响。文章先对虚拟样机技术进行了简单介绍，分析传统机械设计中存在的问题和虚拟样机技术的优势，阐明了其在农业机械设计中的具体应用，最后对虚拟样机技术的助推作用进行了总结。

关键词:虚拟样机技术;农业机械;助推作用

经济的飞速发展带动了科学技术的不断进步，计算机领域的技术发展对各行各业都产生了深刻影响。各种计算机软件的出现将人们从繁杂的办公事务中脱离出来———可以利用各种各样的办公软件处理日常事务。各种仿真软件的开发，让众多行业的设计过程可以借助于仿真软件，有效的提高设计工作的效率，同时也节约了相应的制造材料，有力助推了相关设计工作的发展。而在农业机械的设计方面，仿真软件也发挥出很大的作用，在仿真软件中利用仿真虚拟样机技术和相应的数控制造等技术来实现农业机械设计的“网络化”过程，有利于农业机械技术的现代化发展。

1虚拟样机技术概述

虚拟样机技术(virtualprototypingtechnology，VPT)，简称为VPT技术，是兴起于21世纪的虚拟数字化设计仿真技术。其功能较为强大，融合了机械运动、数字化建模和网络信息等诸多元素，因为其还拥有对设计出的产品的分析和系统化测评能力，在仿真设计中表现出更加强大的功能。在具体的机械设计过程中，设计人员主要是利用计算机中的虚拟样机软件来实现。一般而言，设计人员常用的设计软件包括了ADAMS和SIM-PACK等，运用这些软件来完成整个农业机械的设计过程。虚拟样机可以代替现实的物理产品，对产品的设计、制造、服务和循环等多个部分进行展示，让设计可以由网络虚拟实现，同时能有效研发相关产品，有利于节约相关资源。

2传统农业机械设计过程中存在的缺陷

针对传统机械设计中存在的问题，虚拟样机技术进行了解决。在传统的机械设计技术中，设计的方法比较落后，并且采用图纸进行设计的方式使得设计中的问题难以更改，再加上要求的图纸的精确度较高，使得整个设计图纸的绘制过程比较繁琐［1］。在设计图纸出来后照着图纸进行相关产品的制作中，在发现其中存在的问题后，该实物产品也就报废了，存在资源浪费，拉长机械样机的设计生产周期，耗费资源较多等问题。此外，传统设计方式的图纸难以实现网络上的快速传输，对实现异地规模化生产也形成了阻碍。而虚拟样机技术的发展，为解决传统的机械设计提供了一条良好的解决道路，对机械样机的设计生产效率的提高起着巨大作用。

摘要：本文针对虚拟样机技术对农业机械设计的助推作用，做了简单的分析。虚拟样机技术凭借自身计算能力强、高效修改数据以及设计图纸等优势，被广泛应用，在农业机械设计领域应用发挥着积极的作用，助推农机设计制造现代化发展。

关键词：虚拟样机技术；农业机械设计；助推作用

随着计算机技术发展，使得仿真软件被广泛的使用，涌现出基于计算机软件的现代化农机设计方法、仿真实验虚拟样机技术、数控制造，推动着农业机械设计现代化发展。依托此技术，能够实现产品全寿命周期的展示和分析以及测试。

1虚拟样机技术概述

在农业机械设计的过程中，使用虚拟样机，取代物理产品，模拟真实的物理模型，能够实现对产品设计和制造等全寿命周期的展示以及分析，此类构造和使用虚拟样机的技术为虚拟样机技术。其应用优势如下：1）能够减少人工计算量，有效避免多次试制零部件和机具过程等，减少材料和人力资源的浪费。2）经过仿真后，能够快速进行数据以及设计图纸修改，缩短设计时间，能够重复仿真实验进行修改，直到试制达到标准［1］。3）能够适应办公需求，实现网络化协同设计制作模式，快速传输以及交换数据、图纸。不仅优化了农业机械设计制作模式，而且提高了设计生产效率。

2虚拟样机技术在农业机械设计中的应用

2．1结合分析软件＋ADAMS

【摘要】农业属于我国基础性产业之一，在农业发展中农业机械非常重要，农业机械的发展与进步让我国农业走向了现代化与智能化。本文对农业机械设计与机械制造技术进行了研究，旨在进一步提升农业机械设备的性能，促进现代化农业发展。

【关键词】农业机械；设计；制造技术

1.现代农业机械设计与机械制造的特点

1.1现代农业机械设计与制造的系统性

在现代机械设计中非常重视整体性，在以往的设计与制造中更加注重农业机械的性能与质量，从而忽略了设计与制造的系统性，没有重视农业机械对环境和对人的影响。而现代机械设计与制造不仅注重机械的整体质量还十分注重机械的与环境和人的系统关系。

1.2现代农业机械设计与制造的多学科理论与技术的交融性

随着科学技术不断进步与发展，机械设计设计理念不断更新，制造技术也在不断发展。现代农业机械设计理论融合了多学科知识，机械制造技术也不再单一而是实现了技术融合。多学科理论与各种先进技术的融合在很大程度上提升农业机械设计与制造的科学性。

摘要：我国属于农业大国，农业生产对我国社会经济的发展具有十分重要的作用和意义。近年来，随着我国农业生产技术的快速发展，农业机械发挥着越来越重要的作用，对于推动我国农业现代化和机械化具有十分重要的意义。农业机械设计与机械制造技术是提升农业机械性能的重要基础和前提保障，因此，我们应注重加强农业机械设计的科学性，不断完善机械制造技术，提升农业机械性能，使其更好的为农业生产服务，促进我国农业生产的发展。

关键词：农业机械；机械制造技术；设计；研究

1农业机械设计与机械制造的特点

1.1二者的系统性

在传统的农业机械设计过程中，人们往往更加注重农业机械设计的性能，更加强调农业机械的质量，而现代农业机械设计则更加注重整体性与系统性。传统农业机械设计比较注重农业机械在农业生产过程中的作用，而在农业机械对人产生的影响以及农业机械对环境产生的影响等方面缺乏重视。但现代农业机械设计则会在注重保障农业机械质量的基础上，更加关注农业机械与人以及环境的系统关系，既要保障农业机械的性能，也要保障农业机械的安全性与易操作性，保障操作人员的安全，同时还更加注重农业机械的能耗问题，降低农业机械的排放量，减少对环境造成的污染。因此，农业机械设计与机械制造具有系统性的特点。

1.2具有跨学科的技术交融性

随着农业的发展，对农业机械也提出了更高的要求，需要农业机械具备更加全面的性能，这使得农业机械设计与机械生产更加复杂，所涉及到的技术种类更多，导致农业机械设计与机械生产具有跨学科的技术交融性。要想保障农业机械的性能，使其更好的为农业生产服务，需要结合多方面学科知识进行设计与制造，这并不是简单的技术融合，而是更加复杂的多学科结合，这样才能提升农业机械设计与机械制造的科学性。

摘要：优化技术在农村地区普及应用的成本太高，其在农业机械设计发展方面的阻力巨大。不过农业科研人员在农业机械优化技术创新上已取得多项成果，并已投入实际应用，比如数字化、动态优化等设计方法。由于地区差异性，所运用的方法也有所不同。本文对此展开探讨，仅供参考。

关键词：优化设计；农业机械设计；数字化；动态优化

优化技术是指通过一定的方法提高农业机械的性能，从而提高农业生产效率的技术。而数字化设计和动态优化方法，对农业机械工程设计有很好的借鉴和促进作用。其中数字化设计提供现代化建模分析，而动态优化方法提供数值分析。因此，笔者分别通过分析每种设计的现状、作用、方法等，来说明其对农业机械工程设计中的应用价值。

1数字化设计在农业机械工程设计中的运用

1.1数字化设计对于农业机械设计的作用

1.1.1缩短农业机械设计时间

在传统的农业设计技术中，往往要分为众多不同的阶段，而且在每个不同的阶段都有一个特定的模型设计，那么看来过多设计的模型，必定会导致在最终阶段时候难做选择，从而降低设计效率，甚至出现设计数据不足等情况。而反观数字化设计模式，在设计方式上并没有若干阶段性建模操作，只需在设计初始时，通过详细分析判定将来设计的情况，进而只建立一种恒定的模型。这样不仅使得农业机械工程设计时间得到了有效利用，而且还避免造成设计数据缺失的情况。

摘要：在农业机械设计过程中，为了使农业机械的性能得到进一步提高，机械设计软件就是其中最为关键的一项技术，本文针对农业机械设计软件的应用进行探讨分析，农业机械设计过程中，机械设计软件扮演的角色越来越重要，为了缩短我国与发达国家之间的差距，必须要不断加强对机械设计软件的应用。

关键词：机械设计软件；农业机械；提升性能

农业机械是现代农业快速发展背景下的产物，同时也是农业生产发展规模化、标准化的一项特征。现代农业机械的性能逐渐提高，如果在具体设计过程中，仍然沿用传统的设计方式，显然是不合理的，因此应当对机械设计软件进行合理应用，从而使设计更加合理，提高农业机械的性能。

1CAD绘图软件的应用

CAD绘图软件的出现与应用，使机械设计过程中图纸的绘制速度和绘制质量都得到了进一步提高。并且随着技术的不断提升与完善，其应用变得更加广泛，提高了企业在市场竞争过程中的核心竞争力。同时，在CAD绘图软件应用过程中，可以适当的对其进行二次开发，从而在确保软件原有功能不被破坏的基础上，增加软件新功能，使其作用能够得到加强，确保机械设计过程中，绘图工作能够快速、准确完成。

2三维CAD的具体应用

二十一世纪初期我国就引进了三维设计软件，在具体应用过程中具有表达直观、可视化强、设计方便等多项特点，也正因如此，三维设计软件在我国的农业机械设计过程中得到了广泛应用。我国的许多研究人员在日常工作中也加强了对该方面内容的研究与分析。从农业机械的发展情况来看，三维设计软件的出现对农业机械行业的发展来说是一项变革，其从本质上改变农业机械设计思路，使人的思维可以和设计形式相吻合，并且能够精准、快速的达到最终设计目的，确保设计的合理性［1］。随着三维应用软件在农业机械设计过程中应用的不断深入，为了满足企业在发展上的具体需求，企业对应用软件的专业化程度提出了更高的要求。从农业机械软件的具体设计情况来看，为了满足具体设计需求，相应的工作人员，需要在充分考虑软件功能的基础下，针对软件的应用展开二次开发工作［2］。在二次开发过程中，可以构建专业领域模型库、特征库等，在具体应用过程中，可以对“库”中的各项数据进行直接调用。通过该方式，可以简化整个设计步骤，从而缩短农业机械的设计周期，提高设计效率。此外，通过二次开发，可以使软件具有参数化建模功能，在应用过程中，利用改变模型尺寸的方式，完成对结构具体情况的改变，从而适应变化的工作条件或工作环境，减少在农业机械设计过程中的具体工作量，使设计效率能够得到进一步提高。

1我国农业机械综述

我国虽然是农业大国，但并不是农业强国，我国的农业在发展现代化的过程中非常缓慢，这其中有较多的原因，下面将进行详述。我国在农业机械方面发展缓慢的原因有多方面，首先是因为生产工具没有运用到农业中来，最新的生产工具通常使用于土木建筑或者手工业生产。那么在这种情况下农业机械自然得不到较好的发展。我国所使用的先进农业机械主要包括拖拉机、不同规格的犁、不同规格的耙、插秧机、排灌机、拔秧机以及相关的育秧设备，这些农业机械在农业生产中得到了较多的运用，而且极大地提高了农业生产效率。我国现今在农业机械的设计过程中主要是注重产品的实用性，而并没有注重产品的外观形状。所以有的农业机械看起来古老但确十分耐用。出现这种情况的原因主要是由于农业机械的设计人员没有切合实际的来考虑人民群众的需求。另外，现今的农业机械还有一个显著的特点就是笨重低效，农民在使用农业机械的过程中会非常费劲，而且操作极其不灵活。这无疑会影响农民对于农业机械的操作，之所以要在农业机械设计中运用仿生设计就是要改变农业机械传统的缺点，使其在农业生产中得到更多地运用，并且切实解决农业生产中过度使用人力的情况。

2仿生设计在农业机械设计中的应用意义

通常人们认为仿生设计大多运用于高科技产品中，而不会运用到农业机械的设计与生产过程中，但是这种想法是错误的，我国属于农业大国，人们在耕种的过程中会非常辛苦，将仿生设计运用于农业机械的设计过程中将能够很好地改善我国农业机械的设计现状，不仅在外观上更加美观，而且在操作性、舒适性方面都会有很大的改善。由于农业机械对于我国的农业生产有着重要意义，所以下面将详述仿生设计在农业机械设计中的应用意义。

2.1外观上的仿生设计

仿生设计包含很多方面，仿生的主要目的就是使得农业机械能够更好地使用。虽然农业机械的工作环境非常恶劣，其沾满泥土是非常正常的一件事。但是这并不代表其不能设计的更加美观。传统的农业机械外观非常简陋，没有好看的色彩也没有突出的外观，而且所有的农业机械都存在这一问题，那么给人们的感觉就会很差，在农业生产中也只是机械呆板的操作机器，没有很好的感觉体验。但是在农业机械的外观设计中增加仿生元素就会使得农民在使用机器的过程中倍感亲切。不少汽车的外观设计都是采用仿生设计，不仅是因为采用仿生设计能够使得其具备更好的性能，而且还会使得其外观给人很大的震撼。有的汽车造型类似于毒蛇，有的造型类似于鲨鱼，这些造型不仅能够在驾驶的过程中使得汽车具有更好的抓地力而且具有非常靓丽的外观，使人眼前一亮，这样无疑会刺激人们的购买欲望。虽然农业机械活动的区域仅限于农田周围，但是这并不代表其一定不能设计的过于靓丽。欣赏美的事物是人们共同的爱好，那么农民在使用农业机械的过程中也可以欣赏，设计师可以将农业机械的外观设计成牛的外观，那么无疑会更加形象，或者设计成为类似变形金刚的形状，这样可以促进用户的购买欲望。外观是一个产品的形象，如果一个产品没有好的外观那么就算其多么实用也没有较多的人去购买，利用仿生设计就可以很好地解决农业机械的外观设计。

2.2功能上的仿生设计