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现代设计技术在农业机械工程设计中的应用

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  摘 要:随着我国科学技术的不断发展,农业机械逐步朝向机械化、现代化方向发展,现代设计技术在农业机械工程设计中的使用,有效地改善了农业作业环境,提升了农业的生产效率。本文主要从阐述现代设计技术在农业机械工程设计中应用价值入手,分析了现代设计技术的特点,具体介绍现代设计技术在农业机械工程设计中的几种应用模式,并提出了现代设计技术在农业机械工程设计中应注意的几点问题。
  关键词:现代设计技术;农业机械;工程设计;应用
  中图分类号:S-1
  文献标识码:A
  DOI:10.19754/j.nyyjs.20190630018
  农业科技的不断发展为农业生产带来显著的便利与效益。随着农业现代化的不断发展,对农业机械的技术也提出了更高的要求,传统的农业机械运作方式已经不能满足如今农业生产对其需求,因而农业机械工程设计需要现代先进设计技术的帮助与支持,从而更好推动我国农业发展的现代化进程。
  1 现代设计技术的应用价值
  现代设计技术在农业机械设计中应用价值显著,主要表现为以下2点:改变了传统机械生产方式,推动农业生产的自动化与数字化。传统机械生产方式的操作过程繁琐,需要技术人员投入较多的精力与时间,且生产效率有限。而现代设计技术被应用于农业机械工程设计之后,大大地提升了农业机械的自动化效率,充分发挥了现代技术的数字化优势特点,通过更准确、更标准的、更自动的操作模式使现代农业机械有了突破式的发展,并且以此形成了新的农业机械产业链,拓宽和更新了农业机械行业的发展方向;提高农业生产效率,进一步推动农业生产的绿色。现代设计技术坚持“绿色科技”的理念,即在实现农业机械设计现代化,提高农业机械作业效率的基础上,坚持了绿色可持续发展的原则,主张通过现代新兴的设计技术来改善农业作业环境,开发农业资源,提高农业生产的绿色产值。
  2 现代设计技术的特点
  2.1 多学科的融合性
  现代设计技术融合了现代设计学、计算机辅助设计学等多门学科,其中计算机辅助设计又是建模、工程图、计算机软硬件等技术的结合。因而现代设计技术是在分析设计对象具体特点的基础上,综合判断并选择相应技术进行交叉组合,从而有针对性地解决问题。
  2.2 传统技术的延伸性
  现代设计技术是在结合动力学、结构力学、工程数学等方法理论的基础上而形成,与传统设计技术相比较,现代设计技术是其发展与延伸,在充分吸收传统设计技术精华的基础上,融入了新的设计力量,使之应用于农业机械工程设计中更具可靠性。
  2.3 设计手段的精确性
  当前现代设计手段的革新,使得现代设计技术应用于农业机械工程设计中的精确性更具保障。如中央数据库能够为机械设计提供各种所需数字资源;虚拟现实软件能够通过计算机实现仿真三维建模;产品数据管理能够帮助系统完成自动存储、调取、跟踪、控制信息,以实现设计的数字化与自动化,这都大大提高了设计的精確度。
  2.4 产品周期的可信性
  随着当前人们对农业机械产品质量与性能要求的提高,需要借助现代设计技术才保证农业机械产品的安全性、可靠性。而现代设计技术坚持贯彻国家相关设计标准与生态环境要求,整个设计过程是面向机械产品寿命周期全过程的可信设计,有着较为严格的技术保证,尽可能满足当下对机械产品的要求。
  2.5 试验技术的综合性
  现代设计技术的使用不是盲目使用,在广泛应用于农业机械产生之前需要经过多类型的试验,以保证技术的准确性。一般试验的选择会根据不同产品的需求特点进行,如动态试验、可靠性试验、物理模型试验等等,通过实验收集相应的数据,并结合数据进行设计方案优劣的评定,进而综合考量并修改方案,从而为机械产品提供更为牢靠的技术保障。
  3 现代设计技术在农业机械工程设计应用中的几种模式
  3.1 全过程优化设计
  全过程优化设计是指在设计过程中综合考量各方因素,从多种备选方案中选出最佳方案,从而最大限度满足农业机械设计的目标。一般最佳方案的选择需要借助机械设计理论、规范标准,通过自建数学模型,使用数学规划求解来得出。同时,还需要对最佳方案进行评价,评价内容包括“前处理”、[KG-*9]“后处理”、“优化结果”。在传统设计技术里也有优化设计,但其适用范围具有局限性,已不能满足现代农业机械设计的需求,因而需要采用现代设计技术中的全过程优化技术,为农业机械工程设计提供更多的技术支持。
  3.2 系统设计
  当前农业机械的种类多样,其结构也复杂多变,因而需要一个全方位控制的系统来实现对农业机械的操作。同时,这一整体的系统又需要结合不同功能分为子系统,如执行系统,操纵系统、传动系统等。通常,农业机械系统的设计需要通过以下几个步骤:明确该系统的设计目的;对影响系统的各种因素进行分析;通过建模等方式来进行问题表述,进一步明确问题与各要素之间的关系;选择合适的方法求解模型,通过预测评价该系统设计是否符合设计目标,并对安装应用系统后的机械产品进行全方位评价,依据评价结果进行相应的修正,从而完善整个系统的设计。
  3.3 绿色设计
  绿色设计的重点在于考虑检测产品整个生命周期内的环境属性,包括可维护性、可回收性、可重复利用性等,因而在进行方案设计时,就需要结合环境目标,对产品功能、材质方面作出环境属性方面的提出要求,按规定选择在加工制作、使用过程中不产生毒副作用、能耗低、且易于拆卸回收并可以在生产的原材料和工艺。总体而言,绿色设计主要包括如下内容:产品环境属性的描述;原材料的选择与管理;产品的可拆卸设计、可回收设计;加工完成后产品的绿色数据库分析等。
  3.4 并行设计
  并行设计是一种综合性的设计模式,综合了工程设计、制造管理、操作运营等各方面的思想与方法,该模式的主要核心在于设计阶段对机械产品的综合分析,包括机械产品整个生命周期中的设计、制造、检验、维护、运行、成本等各因素,它强调一体化、集成化,既缩短机械产品的开发期,又保证机械产品的质量。当然,想要达成这一目标离不开该模式下关键技术的支持。如建模技术,产品开发阶段,需要通过建模技术来明确和细化产品的设计理论、策略、影响因素等;又如模拟仿真技术,在产品的设计、加工、装配、维修阶段,模拟仿真技术能够对其中存在的问题进行纠正,以保证产品的性能;管理技术,当前企业是建立在产品开发的串行模式基础上,所以需要有相应的管理技术来为管理层理工更科学、便捷的管理方式;评价与决策系统,当对产品进行模拟仿真后,需要使用相应的评价决策系统对产品的综合性能作出评价与决策,从而为接下来的调整提供依据。
  4 农业机械设计中需要注意的问题
  农业机械设计是一个具有繁复性的过程,传统农业机械设计中主要是考虑产品的功能、寿命、成本,满足于产品的质量与性能,却忽视机械产品对生态环境影响,以至于传统农业机械存在着能源浪费严重、报废产品回收率和利用低等问题,可将部分企业在产品生产方面的环保意识较差。随着绿色生产的理念提出,现代农业机械工程应当坚持使用“绿色设计”,增强环保意识。应尽肯能使用绿色动力系统,传统的农业机械主要依靠柴油机来提供动力,但废气的排放不但影响了农作物的品质,更容易对生态环境造成污染,因而需要坚持开发绿色动力系统,以减少能源消耗,控制废气排放。通过安装带有噪声控制系统的装置,科学控制农业机械的噪声污染。此外,在农业机械制造原材料的选择方面应严格按照国家相关标准,并尽可能使用可回收且可再次利用的材料,以减轻对环境污染。
  参考文献
  [1] 刘丽凤.现代设计在农业机械工程设计中的应用[J].农业与技术,2018,38(14):84.
  [2] 史志远.现代设计技术应用于农业机械工程设计的价值探讨[J].河北农机,2014(3):66-67.
  [3] 李彩风,刘俊峰,冯晓静,李建平.现代机械设计方法与农机设计[J].农机化研究,2006(5):186-188.
  作者简介:
  马云红(1974-),女,研究方向:农业机械。
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