基于CAD 技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)軟件改進(jìn)

劉 馥，劉 健

（盤(pán)錦職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 盤(pán)錦 124010）

我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展十分重視，自機(jī)械化提出后就立即在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到了推廣，但由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)計(jì)需要通過(guò)手工繪圖完成，對(duì)大量理論進(jìn)行分析與計(jì)算時(shí)的難度較大。CAD 技術(shù)則能夠幫助設(shè)計(jì)人員改變?cè)O(shè)計(jì)方法，在提高設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，還能使設(shè)計(jì)方案變得更加完善。因此，CAD 技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

1 CAD 概念與功能

1.1 CAD 概念

CAD 即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design），能利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等工作。它是一個(gè)可視化的繪圖軟件，許多命令和操作都可以通過(guò)菜單選項(xiàng)和工具按鈕等多種方式實(shí)現(xiàn)，具有豐富的繪圖和繪圖輔助功能，能為用戶的繪圖帶來(lái)很大方便。CAD 技術(shù)不僅在二維繪圖處理方面更加成熟，三維功能也更加完善，可方便地進(jìn)行建模和渲染，在航空航天、建筑、機(jī)械、電子以及服裝設(shè)計(jì)等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用[1]。

1.2 CAD 功能

CAD 技術(shù)具備多種功能。1）繪圖功能。能以多種方式創(chuàng)建直線、圓、橢圓、多邊形、樣條曲線等基本圖形對(duì)象，還可以創(chuàng)建3D 實(shí)體及表面模型，具有正交、對(duì)象捕捉、極軸追蹤、捕捉追蹤等繪圖輔助工具。2）編輯功能?？梢砸苿?dòng)、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)、陣列、拉伸、延長(zhǎng)、修剪、縮放對(duì)象等。3）轉(zhuǎn)換功能。當(dāng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)用CAD 技術(shù)繪制設(shè)計(jì)圖紙后，可以將文件修改成任意格式，這樣圖紙便可通過(guò)格式轉(zhuǎn)變導(dǎo)入其他軟件之中。

2 基于CAD 技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)軟件發(fā)展優(yōu)勢(shì)

2.1 推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展

近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)飛速發(fā)展，新農(nóng)村發(fā)展與建設(shè)情況也十分理想，農(nóng)民群體收益越發(fā)可觀，甚至可以說(shuō)農(nóng)村地區(qū)在整體素質(zhì)、勞動(dòng)力以及發(fā)展結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生巨大了變化，與此同時(shí)，也對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械提出了全新標(biāo)準(zhǔn)，這就要求農(nóng)業(yè)機(jī)械需要根據(jù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行適當(dāng)革新。雖然自農(nóng)業(yè)機(jī)械提出后，我國(guó)農(nóng)業(yè)得到跨越式發(fā)展，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備制造與生產(chǎn)等方面整體水平較高，至少有90%農(nóng)作物栽培都在使用機(jī)械化設(shè)備，相關(guān)體系與結(jié)構(gòu)也越發(fā)健全，但如果農(nóng)業(yè)機(jī)械一直保持原樣，不隨著各方面發(fā)展而進(jìn)行改革創(chuàng)新，就無(wú)法為農(nóng)業(yè)發(fā)展繼續(xù)提供較大助力。CAD 則技術(shù)可以幫助農(nóng)業(yè)機(jī)械企業(yè)對(duì)軟件重新改進(jìn)更新，促使機(jī)械設(shè)備時(shí)刻跟隨農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)行更新，為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展持續(xù)提供推動(dòng)力[2]。

2.2 創(chuàng)新農(nóng)業(yè)設(shè)備

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用CAD 技術(shù)，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械和CAD 技術(shù)都能起到一定的促進(jìn)作用。CAD 技術(shù)人員可以在實(shí)踐之中積累大量經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)十分有利于其進(jìn)一步發(fā)展或完善CAD 技術(shù)；而農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠通過(guò)CAD 技術(shù)針對(duì)原有設(shè)備展開(kāi)優(yōu)化，以促使農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平得到進(jìn)一步的提高。

2.3 滿足設(shè)備需求

當(dāng)CAD 技術(shù)被用于農(nóng)業(yè)機(jī)械軟件設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)，將二維圖紙變成三維模型，這樣就可將模型導(dǎo)入三維設(shè)計(jì)軟件之中，根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備改進(jìn)需求與標(biāo)準(zhǔn)將所有部件組裝到一起，最后得出一個(gè)性能較之前有大幅提升的完整設(shè)備。通常在對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，都需要通過(guò)人力方式挑選各種適宜部件，不斷試驗(yàn)確定哪些部件放在一起能夠發(fā)揮更大作用，導(dǎo)致耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，最后還可能由于人為失誤而致使改進(jìn)操作徹底失敗。但應(yīng)用CAD 技術(shù)便可將機(jī)械設(shè)備改進(jìn)要求輸入三維設(shè)計(jì)軟件之中，軟件會(huì)根據(jù)設(shè)備改進(jìn)要求、性能等確定所有部件，這樣不僅能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員節(jié)省大量時(shí)間和精力，還能降低農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備改進(jìn)失敗率，切實(shí)滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需求[3]。

2.4 發(fā)揮設(shè)備性能

過(guò)去在進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備改進(jìn)時(shí)，根本無(wú)法提前確定機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能，只能等到完成改進(jìn)設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)制造得到實(shí)體后才能進(jìn)行性能測(cè)試，如果機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能無(wú)法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或農(nóng)業(yè)需求，就需要重新對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，這樣不僅會(huì)浪費(fèi)大量生產(chǎn)制造材料與資金，還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備改進(jìn)工程無(wú)限延期。但當(dāng)應(yīng)用CAD 技術(shù)將農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槟Ｐ椭?，只需要將該模型?dǎo)入相關(guān)軟件之中，便可直接觀察農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在完成改進(jìn)后的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程會(huì)以模型形式展現(xiàn)到相關(guān)人員面前，相關(guān)人員便可根據(jù)實(shí)際需求與各種因素，針對(duì)機(jī)械設(shè)備展開(kāi)全面改進(jìn)，從而保證農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的良好運(yùn)轉(zhuǎn)性能。

2.5 提供最佳方案

一般情況下，設(shè)計(jì)人員針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備開(kāi)展改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免設(shè)計(jì)方案過(guò)于單一，都會(huì)擬定多種設(shè)計(jì)方案，最后再根據(jù)這些設(shè)計(jì)方案展開(kāi)進(jìn)一步的計(jì)算與對(duì)比。但通過(guò)CAD 技術(shù)的仿真功能針對(duì)所有方案展開(kāi)全面試驗(yàn)后，根據(jù)仿真結(jié)果就可確定哪種方案更加符合農(nóng)業(yè)機(jī)械改造要求，從而在諸多方案之中確定最佳方案以開(kāi)展改進(jìn)操作[4]。

3 基于CAD 技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)軟件改進(jìn)實(shí)例

3.1 改進(jìn)目標(biāo)

某農(nóng)業(yè)公司為了提高作物收割效率，采購(gòu)了多臺(tái)收割設(shè)備，收割設(shè)備最初投入使用時(shí)確實(shí)為公司節(jié)省很多作物收割時(shí)間，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間應(yīng)用后，該設(shè)備逐漸出現(xiàn)各種問(wèn)題，收割效率也遠(yuǎn)不如初期。為了全面改進(jìn)該設(shè)備，節(jié)省收割時(shí)間，可將分離裝置作為該次設(shè)計(jì)起始點(diǎn)，將某公司設(shè)計(jì)的三維軟件作為平臺(tái)，通過(guò)CAD 技術(shù)對(duì)該設(shè)備展開(kāi)二次改進(jìn)。通過(guò)三維軟件構(gòu)建農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)系統(tǒng)，將分離裝置實(shí)際參數(shù)作為改進(jìn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，這樣便可應(yīng)用CAD技術(shù)繪制改進(jìn)圖紙。收割設(shè)備整體系統(tǒng)由三種關(guān)鍵的功能模塊與若干輔助模塊組成，所有模塊都具備一定獨(dú)立性，相互連接只是為了對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，這樣整個(gè)系統(tǒng)便可實(shí)現(xiàn)完全共享，其中管理模塊能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)以及圖形這三個(gè)系統(tǒng)連接到一起，還能對(duì)若干輔助模塊之間實(shí)際關(guān)聯(lián)展開(kāi)管理，以免數(shù)據(jù)傳輸與模塊交流出現(xiàn)各種問(wèn)題[5]。

3.2 改進(jìn)原則

在整個(gè)設(shè)備改進(jìn)全過(guò)程之中，共有配合、幾何以及結(jié)構(gòu)這三種參數(shù)。其中，配合參數(shù)可以確定設(shè)備部件在自身位置中的相對(duì)關(guān)聯(lián)，幾何參數(shù)可以確定設(shè)備部件實(shí)際尺寸，結(jié)構(gòu)參數(shù)可以確定設(shè)備部件排列順序。在對(duì)設(shè)備參數(shù)展開(kāi)設(shè)計(jì)時(shí)，需要從上往下開(kāi)始設(shè)計(jì)，并秉持以下幾點(diǎn)改進(jìn)原則：1）在對(duì)設(shè)備上層與下層展開(kāi)設(shè)計(jì)時(shí)需要秉持控制原則，使設(shè)備上層在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下對(duì)下層展開(kāi)有效控制，不用過(guò)于關(guān)注設(shè)計(jì)方式與細(xì)節(jié)；2）在對(duì)設(shè)備下層展開(kāi)設(shè)計(jì)時(shí)需要秉持參數(shù)原則，下層設(shè)計(jì)需要滿足設(shè)備上層設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，并將此作為基礎(chǔ)對(duì)下層設(shè)計(jì)參數(shù)展開(kāi)適當(dāng)調(diào)整；3）該次農(nóng)業(yè)機(jī)械軟件設(shè)計(jì)改進(jìn)必須秉持一致原則，調(diào)整設(shè)備部件之間的具體位置時(shí)，必須保證所有部件連接后屬于一個(gè)整體，這樣設(shè)備才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 改進(jìn)方式

對(duì)整個(gè)設(shè)備展開(kāi)改進(jìn)的改進(jìn)方式主要分為以下四個(gè)環(huán)節(jié)。1）在三維設(shè)計(jì)平臺(tái)中將系統(tǒng)參數(shù)作為基礎(chǔ)構(gòu)建零件模型，并確定所有部件在設(shè)備之中的具體關(guān)聯(lián)與位置，這樣便可確定設(shè)備驅(qū)動(dòng)參數(shù)與模型。2）針對(duì)系統(tǒng)參數(shù)展開(kāi)進(jìn)一步整理，并隨之構(gòu)建系統(tǒng)參數(shù)儲(chǔ)存庫(kù)，最后再完成操作人員與設(shè)備之間對(duì)話界面的編制。3）針對(duì)設(shè)備模塊展開(kāi)計(jì)算與設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)目的與要求構(gòu)建設(shè)備結(jié)構(gòu)與尺寸，根據(jù)從上至下原則展開(kāi)計(jì)算。對(duì)其中參數(shù)足夠完善的目標(biāo)展開(kāi)相似設(shè)計(jì)，對(duì)其中參數(shù)不夠完善的目標(biāo)展開(kāi)模擬設(shè)計(jì)，最后再將所有數(shù)據(jù)傳輸至三維軟件之中，這樣就可繪制設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大體模型。4）構(gòu)建系統(tǒng)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)體系，當(dāng)三維軟件通過(guò)所有數(shù)據(jù)繪制出驅(qū)動(dòng)體系模型后，就可確定個(gè)體零件的具體位置與關(guān)聯(lián)。在設(shè)計(jì)分離裝置的相關(guān)參數(shù)時(shí)，只需根據(jù)設(shè)備改進(jìn)目標(biāo)與要求確定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，就能得出分離裝置實(shí)際參數(shù)，最后通過(guò)此參數(shù)確定其在收割設(shè)備中安的裝位置與二維圖紙[6]。

3.4 改進(jìn)結(jié)果

通過(guò)以上改進(jìn)方式對(duì)收割設(shè)備展開(kāi)全面改進(jìn)時(shí)，應(yīng)用CAD 技術(shù)會(huì)使農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程較以往更加簡(jiǎn)單，只需要通過(guò)軟件操作，針對(duì)收割設(shè)備展開(kāi)模型構(gòu)建與配裝安裝，就可得出整個(gè)設(shè)備改進(jìn)后的完整模型，通過(guò)仿真對(duì)比與參數(shù)驗(yàn)證，確定模型是否與改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)相符，再經(jīng)過(guò)多次對(duì)比與驗(yàn)證后，可最終確定三維模型各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)與農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)完全相符。雖然已經(jīng)通過(guò)模型確定改進(jìn)效果與預(yù)期效果相同，但在完成設(shè)備改造后為了保證CAD 技術(shù)精準(zhǔn)性，還要組織相關(guān)人員對(duì)收割設(shè)備改造效果展開(kāi)測(cè)試，使最終測(cè)試結(jié)果與改造目的完全相符。收割設(shè)備效率大幅增加，甚至比剛購(gòu)入時(shí)的實(shí)際效率更加理想。由此可知，通過(guò)CAD 技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)軟件展開(kāi)改造，無(wú)論是改造效果、時(shí)間，還是成本，都遠(yuǎn)比以往的改造方式更加理想。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，CAD 技術(shù)的出現(xiàn)與使用為其提供了巨大的技術(shù)支持。將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)之中，推動(dòng)了農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)設(shè)備創(chuàng)新，從而使我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)能力得到跨越式提高。通過(guò)實(shí)例表明，基于CAD 技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械軟件設(shè)計(jì)，是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。