現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

張春光

摘要：現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中已經(jīng)取得了廣泛應(yīng)用，不僅提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率，而且還有效提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的性能。目前現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用研究受到越來(lái)越多的關(guān)注?；诖?，本文對(duì)現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了概述，總結(jié)了現(xiàn)階段該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，對(duì)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模方法應(yīng)用及計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù);農(nóng)業(yè)機(jī)械;設(shè)計(jì);應(yīng)用

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，大數(shù)據(jù)時(shí)代應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用，不僅提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率，而且還有效提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的性能。目前，現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。張心雨等[1]對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的技術(shù)融合及鮮明的時(shí)代特征等兩方面的特點(diǎn)，其次總結(jié)了數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造技術(shù)等兩方面的應(yīng)用。李俊均等[2]分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中存在的核心技術(shù)的缺失及農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備陳舊、缺乏足夠創(chuàng)新等方面的問(wèn)題，并提出了進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)改造、注重農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品周邊關(guān)聯(lián)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及重視對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用等三方面的應(yīng)用前景及具體應(yīng)用方向。趙培勇[3]介紹了基于數(shù)學(xué)建模的現(xiàn)代數(shù)字化農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路，基于三維建模軟件UG進(jìn)行了農(nóng)業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)流程介紹，研究表明將該種優(yōu)化方法應(yīng)用到零件的相關(guān)加工中，優(yōu)化了零件的加工工序，縮短了零件的加工時(shí)間，該方法的可行性和實(shí)用性均得到驗(yàn)證。黃仁超[4]數(shù)字化技術(shù)的定義進(jìn)行了介紹，并總結(jié)了數(shù)字化技術(shù)在三個(gè)方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并對(duì)數(shù)字化技術(shù)在那個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，最后分析了現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)效果及設(shè)計(jì)水平等方面的應(yīng)用前景。孟祥龍[5]現(xiàn)代數(shù)字化的技術(shù)特征進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)將虛擬技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行了介紹，總結(jié)了現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)在推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)活力、農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品制造與設(shè)計(jì)協(xié)同發(fā)展等兩方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

目前現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用中已經(jīng)一定的應(yīng)用研究，本文將在此研究基礎(chǔ)上，總結(jié)現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)的特征及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)應(yīng)用前景進(jìn)行展望，本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)于促進(jìn)現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)更好的應(yīng)用具有重要意義。

2 現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，就是將一些圖文或者聲音等信號(hào)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)的傳遞和處理的一種先進(jìn)技術(shù)，將這種先進(jìn)數(shù)字化的設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之中，可以有效提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。雖然現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法的發(fā)展并沒(méi)有很長(zhǎng)時(shí)間，但由于在現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)的設(shè)計(jì)前期需要投入相當(dāng)數(shù)量的人力、物力及財(cái)力，因此，從某種意義上來(lái)講，現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)也是一種相對(duì)比較成熟、系統(tǒng)的技術(shù)。現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，一方面是對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品生命周期進(jìn)行管控的前提和基礎(chǔ)。此外，該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用及普及的過(guò)程中具有高度的靈活性，體現(xiàn)在可以依據(jù)不同的產(chǎn)品需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)流程更加系統(tǒng)、更加完善，使得設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)、可靠、合理和安全。

3 現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 存在問(wèn)題

（1） 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)水平相對(duì)落后

雖然說(shuō)現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中已經(jīng)具備一定的規(guī)模，但總的來(lái)講數(shù)字化的設(shè)計(jì)技術(shù)水平還是相對(duì)比較落后，其原因在于主要受到傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及生產(chǎn)規(guī)模的影響，無(wú)法充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)作用。另一方面，在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中存在核心技術(shù)缺失的問(wèn)題。因此，多方面的原因造成了現(xiàn)代化數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)水平相對(duì)落后的問(wèn)題。

（2） 農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)水平較低

現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)雖說(shuō)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中已經(jīng)得到一定程度的應(yīng)用，但總的來(lái)講，應(yīng)用規(guī)模和輻射區(qū)域受到限制，因此這在客觀上造成了現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)的科學(xué)有序的發(fā)展模式，在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用方面，不利于造成現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展。

3.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

（1） 動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法的應(yīng)用

所謂動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法，就是采用一些高集成的計(jì)算機(jī)軟件（如FLUENT、CFX、PumpLinX等）對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)的仿真模擬過(guò)程，根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)行工況進(jìn)行軟件計(jì)算邊界條件的設(shè)置，可以對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，從而為其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

（2） 數(shù)學(xué)建模方法的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)用中的數(shù)字化仿真技術(shù)范圍主要包括數(shù)字化建模、數(shù)字化仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)及有限元分析等方法，數(shù)字化建模應(yīng)用技術(shù)主要包括產(chǎn)品的數(shù)學(xué)建模過(guò)程及過(guò)程的數(shù)學(xué)建模過(guò)程。數(shù)學(xué)建模方法在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐表明，可以合理優(yōu)化零部件的加工工序，從而有效提升農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相關(guān)零件的加工效率[3]。

（3） 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用

隨著CAD、CAM、CAE等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，依托計(jì)算機(jī)軟件的支持，完成農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)機(jī)型計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及圖形繪制等工作，此外也可以采用模塊化的設(shè)計(jì)方法對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，在很大程度上提高了信息的利用度，盡可能避免農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的重復(fù)設(shè)計(jì)，從而大大縮短了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。

4 現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景分析

現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用規(guī)模雖然不是很大，但總的來(lái)講，基于我國(guó)龐大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)背景，現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中仍然具有較大的應(yīng)用前景。因此，首先，需要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的信息數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)及資源數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行平臺(tái)建設(shè)，滿足現(xiàn)代化設(shè)計(jì)技術(shù)的數(shù)據(jù)需求。此外，需要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，在設(shè)計(jì)思路上應(yīng)該勇于創(chuàng)新，必須進(jìn)行創(chuàng)新型的設(shè)計(jì)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的升級(jí)和發(fā)展。最后，應(yīng)注重虛擬技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中的應(yīng)用，虛擬技術(shù)可以使得農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更加立體化。形象化和真實(shí)化，為了加強(qiáng)虛擬技術(shù)的作用，應(yīng)該在虛擬技術(shù)的應(yīng)用研究方面更下功夫，不斷對(duì)虛擬技術(shù)的相關(guān)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行優(yōu)化，提升虛擬技術(shù)的設(shè)計(jì)精度和準(zhǔn)確性。

5 總結(jié)

本文對(duì)現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，總結(jié)了現(xiàn)階段該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，對(duì)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模方法應(yīng)用及計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)于促進(jìn)現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：張春光（1990-04-08），男，漢族，新疆籍人，大學(xué)本科，就職于新疆牧神機(jī)械有限責(zé)任公司，機(jī)械類(lèi)初級(jí)工程師，從事機(jī)械設(shè)備研發(fā)工作。