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1轻量化是地质环境的要求
贵州以高原山地为主，素有“八山一水一分田”之说。全省地貌可概括分为高原、山地、丘陵和盆地四种基本类型，其中92.5%的面积为山地和丘陵。境内山脉众多，重峦叠嶂，绵延纵横，山高谷深，梯田纵横，这样的地理环境给贵州旅游业带来如此蓬勃发展的同时，也给贵州的农业现代化进程造成了较大的阻碍，使得贵州的农业现代化落后于全国其他发达地区[1]。当前的贵州公路网虽然很发达，实现县县通高速的同时，乡村公路也建成了以村村通为交流通道的互联互通式的道路环境。但是要想在农民的田间地头实现机械化畅通道路非常难，一是修筑耗资太高，二是耕地的平坦面积相对不均，大型、自动化、智能化农耕机械作业也不能有效施展。因此就需要因地制宜将设备轻型化，重量最好控制在50kg以内，方便农民在使用的时候能轻松搬运。
2轻量化的实现途径
农机在制造上要求性能有保障，在农户使用的过程中各部件不至于发生疲劳断裂或者塑性变形，因此在设计加工前需要充分做好载荷、刚度、强度、疲劳等多项分析校核及优化设计。农业机械的轻量化设计属于农业机械优化设计的范畴，优化设计涉及自变量、优化目标、二者间的函数关系以及约束条件等要素[2]。这项工作常用于其他重要的设备设计，但是在农机设计的时候一般都做得不够全面，往往都是根据设计人员的设计经验或者参照相关的设备做选择，这样就容易出现几个问题。1）设备重量超重，因为每个人的设计经验不同，对同一个部件的设计经验往往存在差异，就会出现设计零件尺寸偏大，重量偏重的情况。2）富余动力过剩，造成大马拉小车的现象，从而导致浪费能源和资源。在材料选择上也应该考虑满足性能使用的情况下选用密度较小、重量较轻的如碳纤维、铝合金等材料制作零部件。在设计时，从材料选取、框架结构、联接设计等方面着手，使得设备在满足低成本、轻量化的前提下实现了较高的结构强度[3]，且尽量减少零部件的数量，并多花一点时间对材料零部件进行强度校核，选取合适的材料后，参考下列安全系数公式进行校核。
3轻量化的目的
3.1减少人力输出
因为贵州的田地多属于梯田和山地，在没有乡村道路的田地里作业，对于农机的使用受很大限制，如果设备质量很笨重，那农户就无法采用机械化作业。轻量小型化后，其重量在合理化范围内能得到有效控制，农户在崎岖田间地头使用起来会很轻便，最好一个人就能完成搬运和掌舵，可以采用随身悬挂式和手扶牵引式。
3.2降低驱动能耗
设备的重量和结构直接决定着整机动力配置，农用机械的轻量化，就是在保证设备的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低设备的整备质量，从而降低设备的动力输出，减少燃料消耗或者能源消耗，降低排气污染。以汽油机为例，实验证明，整机重量降低1%，油耗可降低0.7%。
3.3提高安全性
农机设备一般都具有旋转运动、冲击或直线运动，农户在操作使用过程中对自身安全存在一定的风险。这样的风险与设备的重量存在正比关系，随着设备质量的加大，人的操控能力就会被相应削弱，就会使自身的伤害风险加大。因此，对农机设备轻量化设计是很有必要的，在一定程度上是为了农户的安全着想，是降低操作风险的有利途径。
参考文献：
[1]蔡明勇.贵州山区农业机械化发展现状及对策[J].农家科技,2017(5):165.
[2]董钢,李耀明.农业机械轻量化设计方法的初探[J].农机化研究,2006(1):125-126+131.
[3]李碧政.大型五轴仿真转台的总体机械结构设计与分析[J].内燃机与配件,2018(9):1-5.
[4]潘群林,廖敏,陶金京,等.丘陵山地拖拉机整机轻量化技术研究[J].农机化研究,2020,42(3):254-258.
作者:付江 单位:贵州城市职业学院
