农业机械设计数字化设计技术的应用

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摘要:在阐述数字化设计技术概念的基础上，介绍了数字化设计技术在农业机械设计中的应用及未来发展趋势，认为数字化设计技术将更加突出设计的创新性与实用性，在机械产品协同设计中具有无可替代的重要性。

关键词：数字化；设计；农机；应用

1关于数字化设计技术

数字化设计是随着计算机在各个行业应用和辅助下而诞生的一门新型技术，因此，数字化设计技术的核心和发展，其实是以计算机信息处理技术在数字领域的升级与应用为依托（如压缩与编码）。CAD（计算机辅助设计）就是最早应用在设计与制造行业中的数字化技术，而且涵盖非常广泛，有效推动了设计技术的应用与升级，也在很大程度上拓宽了数字化设计技术的应用领域。[1]数字化设计技术的关键是以打造呈现产品形态的信息平台为基准，借此生成以计算机为核心的数字化模型，然后再将其渗透到产品开发的各个环节，从而实现不需要再借助实物模型就可以完成产品开发的目标。其核心优势主要体现在如下几个方面。

1.1优化设计的实用性与消解缺陷

不同的设计环节，会对产品生出不一样的定义，具有很大的不确定性；而且各个类型的定义模块在彼此转化时，非常容易造成数据的流失。这就造成数字化设计会形成定义产品的单一模型，但这种单一性会随着信息密集程度的改变而导致产品模型也随之发生转化，如全信息化模型和集成类产品模型的差别。对数字化设计而言，这其实是一种有效的技术辅助，从而让设计更具针对性与有效性。但同时，因为数字化设计的概念还是过于抽象，所以会在制造环节存有不足之处,需要反复修改和测试。这会加大成本的耗损，并拉长了产品上市的时间。为此，需要在制造实物模型之前，先进行大量且有效的仿真分析与测试，不断消解设计缺陷。

1.2优化数字化设计合作

对于所有的设计工作者而言，一个产品项目的设计与开发，必须结合不同小组的特色与优势来进行科学化的分工协作。唯有这样，才能实现技术优势的全面整合，共同搭建出更加完善和具有可行性的数字化制造模型，以此提高设计和开发的效率。

1.3减少对实物模型的依赖

数字化技术的应用，让设计越来越脱离了对实物模型的依赖，并且可以通过仿真技术的不断测试和分析，将设计中存在的缺陷尽可能地剔除，从而达到制作出与设计要求最匹配的实物模型。这将大大缩减产品的开发成本，提高设计的成功率与效率。

2数字化设计技术在农业机械设计中的应用

2.1行业竞争推动数字化技术的普及

随着社会的进步与发展，农业机械设计越来越希望让消费者具备更多的选择性。因此应用创新和减少故障发生率，成为优化农业机械产品设计的必经之路。为了降低常见故障的发生，在设计时就必须采取相应的改进方法，并提前进行仿真推演与测试，一旦验证了改进方法的有效性，就能将制造与生产环节的成本纳入可控范围，极大地增强了企业在同类农业机械产品中的竞争力。于是更多的农业机械制造企业为了赢得市场，就会加大在设计环节的创新投入来获取消费者的认可。农业机械行业采用以数字化技术为支撑的决策模式，相继开发出了知识型数据库，进一步加大了整个行业对数字化设计技术的应用程度。

2.2在普及中优化了虚拟化现实技术

数字化技术应用的普及和升级，加快了农业机械产品设计向虚拟化现实技术的转化，并通过融入和吸收诸如多媒体与3D图形新形态，让设计者在进行产品设计时拥有了更为真实的多维体验，也让用户能对产品的性能有了更具体的视觉感受，极大地优化了产品性能和提高了上市成功的概率。特别对于农业机械这种相对复杂的产品，设计意图与应用效果之间会存在很大的差距。虚拟化现实技术的出现，不仅有效解决了农业机械的设计与应用两个环节无法实现无缝对接的难题,而且优化了针对农业机械的设计周期长、内部结构复杂等问题的处理办法，让农业机械的产品性能通过模拟性应用来进行验证，然后再根据验证情况着手进行改进。在设计目标完成后，便可让目标用户来对产品结构和性能进行模拟应用评估，并从他们口中得到最有效的反馈建议，使产品在上市后就能获得用户的极大认可。目前农业机械设计，首先是借助CAD系统形成模型，再将其导入虚拟环境中，以此提高设计的可视化程度。其次是利用VR-CAD（虚拟现实-计算机辅助设计）系统帮助设计者在虚拟化的环境中进行设计。但我国在虚拟化技术层面的研究还处于相对滞后的阶段，仍需对更为系统和完善的研究理论与应用方案进行深入探索。

2.3加强数字化设计的协同性

农业机械生产企业既要参与市场竞争，同时又要实现跨企业的协同合作，以满足客户越来越个性化的定制需求。因此协同化设计同样成为农机企业生存与发展的重要经营手段，并可能成为整个行业创新发展的重要方向。为了从浩瀚的技术信息与零件资源中找到有效的资讯，就必须对搜索技术加以优化。比如某个服务器存储了上百万的零件信息，而且还在不断成级数增加。农机企业在进行新产品设计时，就要对需要的零部件的参数和性能进行搜索，并且探讨怎样才能匹配到有效的供应商客户端。随着数字化设计技术在农业机械领域应用影响的不断扩大，设计者、供应商与制造商之间，必须在设计端就要开展深入的协同合作，才能借助各自的资源与软件技术优势，实现新型农业机械产品的不断升级，并从设计和制造两个环节不断提升产品的国际竞争力和生产效率，并确保达到最佳的制造品质。

3农业机械数字化设计技术的创新之处

农业机械本身属于制造业的范畴，产品种类齐全且复杂，优势是国内外的市场需求体量非常巨大。近年来，我国企业将数字化技术应用于大型农业机械的研究与开发，其力度越来越大。通过引进更多的工程技术和仿真技术来对产品性能进行设计和检测，希望能借此不断优化产品结构和性能。对今后的研发趋势应多关注如下几个重点。

3.1强化产品的创新思维

以往产品创新只是针对少数用户，根据他们的需求对产品原有技术做一些优化，在局部功能上改善和某些实用操作上升级，进而满足他们的需求。而今后的农业机械设计将更加重视产品的原始创意设计，将以克服人们农艺作业上的困难和满足人们对生产力提升的需求（含潜在的需求）为创新点，通过对某一需求市场的分析，并在得到评估和确认后进入到技术层面的匹配性论证，然后对具体产品设计中的各种难题逐一筛选与解除，进而切入到制造环节各种元件的经济技术指标的分析、供应商设备和配件的优选和确认，以及更细化的加工流程的取舍和确认。

3.2加大虚拟现实技术的应用

近十年来，数字化设计一个很关键的进步就是虚拟技术的出现，虚拟技术在机械设计应用中最突出的表现就是可以通过计算机仿真合成，构建出几乎与实物等同的虚拟模型，使那些结构复杂、设计困难、设计周期长的大型农业机械的设计变得更加简便和高效，让设计者和用户真实感受产品的设计过程。其开发步骤主要为：首先用计算机的声控系统和三维成像技术来进行初步的仿真处理；然后再逐步细化到具体的模型；最后再真实有效地呈现出农业机械的运动过程，并合成出机械内部具体的设备结构模型，进一步验证和提高设计思维在制造环节的可行性。

参考文献：

[1]陈彦棉.数字化设计技术及其在机械设计中的应用文析[J].现代制造技术与装备,2019(4):215,219.

[2]刘代亚.机械产品的数字化设计技术[J].内燃机与配件,2018(19):191-192.

[3]孙绍华.数字化设计及其在农业机械设计中的应用研究[J].农机使用与维修,2018(10):17-18.

[4]方子帆，舒文辉,陈少平,等.机械产品数字化设计信息管理平台的开发[J].三峡大学学报,2014,32(6):69-72.

作者：高广智 马铭彧 单位：黑龙江农垦农业机械试验鉴定站