计算机辅助技术在农业机械设计中的应用研究

崔 彦

（昆山工贸技工学校，江苏 苏州 215300）

随着科学技术的不断进步，计算机辅助技术成为具有不受环境影响且能提高农业机械设计效率的自动化技术之一。计算机辅助技术主要指能为产品设计及加工提供数字化建模和验证手段的UG技术，而UG软件是一个功能强大，能满足用户各种虚拟产品设计、工艺设计及工业化需求的CAD及CAM交互式系统[1]。由于农业机械在设计生产过程中需要的零配件精细度要求极高，为提升农业机械的产品质量与精细度，可应用计算机辅助技术中的UG软件将农业机械设计相关参数利用三维设计技术更直观地呈现出来。此外，发挥现代化技术在农业生产中的重要作用还能减轻农民的劳动压力，提升其劳动效率并增加劳动收入。因此，在农业机械设计中应用计算机辅助技术，对提升农业机械品质、促进农业发展具有不可替代的重要作用[2]。

1 计算机辅助技术在农业机械设计中的应用优势

1.1 提高农业机械设计效率

将计算机辅助技术应用于农业机械设计中时，可应用计算机辅助技术中的UG技术提高农业机械设计中数据及零部件的精准度，大幅缩短农业机械的设计周期，减少误差，提高农业机械的设计效率与产品质量。还可应用计算机辅助技术中的三维设计对农业机械零部件进行分解及建模，可保证零部件尺寸，形状结构也满足农业机械设计的要求，同时可为后期机械的维修打下基础。因此，在农业机械的设计中合理应用计算机辅助技术有利于提高农业机械设计的效率[3]。

1.2 提高农业机械设计中零部件精准度

在农业机械设计中应用计算机辅助技术中的UG技术能更好把握农机零部件的尺寸及结构，通过减小零部件的误差提高设计精准度。还可通过3D建模的形式更直观地体现零部件在农业机械中的具体结构与功能，使设计者可直接看到零件型号及规格等因素对农业机械整体性能的影响，便于后期对农业机械设计的修改[4]。为更好地满足现代化农业发展的农业机械需求，体现计算机辅助技术在农业机械的零部件与整体设计中起到的支撑作用，可通过提高设计的精准度实现农业机械在农业生产过程中的功能，以达到提升农业生产效率的目的。

1.3 提升农业机械设计产品质量

在农业机械设计中应用UG三维技术，可以将整个设计应用三维模型形式更直观地显示出各个零部件在农业机械中的结构与位置，减少装配过程中产生的误差。在进行农业机械零部件设计时，通过三维设计技术构建零部件模型，对机械中每个零部件进行分析与计算，提升零部件与农业机械整体的适配度，以此设计出精准度更高、适配度更广的零部件，提升农业机械的整体产品质量[5]。

1.4 提升农业机械设计的创新性

在对农业机械进行设计时，有效结合计算机辅助技术，保障机械的实用性与创新性，有助于消费者在农业机械选购时获得更多的参考，同时在对农业机械进行创新设计时，还能够更好地结合其性质与作用，更有效地发挥产品产能。此外，计算机辅助技术还有助于对实际使用农业机械的过程中出现频率较高的故障进行科学、系统的分析，并在后期予以解决与改进，不断完善农业机械的性能，有效降低农业生产的成本，为农业机械的消费市场发展提供充足保障。在农业机械生产过程中，涉及企业繁多，而唯有不断对产品进行改进与创新，才能在日益激烈的经济市场竞争中获得优势，而对产品进行创新，需要有效地收集与整合相关数据，并对相关的知识进行发现、组织、表达与运用以及技术方面的选择与确定等，这部分的工作若借助相应的计算机辅助技术，则能够极大提升其效率。不断优化产品性能，提升农业机械设计的创新性，使之更加契合我国农业发展实际情况，不仅能够使现代化农机生产企业更加适应当下的市场发展情况，也有助于我国农业机械设计水平与生产行业发展质量得以提升。

2 计算机辅助技术在农业机械设计中的具体应用

2.1 在农业机械模型构造中的应用

农业机械模型构造设计是整个农业机械设计中的重要组成部分，也是顺利完成农业机械设计的基础工作之一。为更好地在农业机械模型构造设计中应用计算机辅助技术中参数化建模技术的优势，首先，必须将农业机械设计中的零部件进行结构、功能分析并分类，通过零部件的具体特征构建零部件特征库；其次，为每个零部件特征库中的零部件进行赋值并确定其在农业机械中的位置；最后，在参考数据的基础上构建出农业机械零部件模型并将农业机械各部分的具体功能直观显示出来。此外，在农业机械模型构造设计时，还需对模型进行简易直白的参数命名，通过对参数的计算确定零部件的尺寸与大小，便于后期设计中合理调整零部件的设计[6]。因此，在农业机械模型构造设计中应用计算机辅助技术，不仅能提升农机在设计时的视觉效果及农机设计的效率，还能有效提升设计的精准度以保证农业机械的产品质量。

2.2 在犁中的应用

犁是农业生产过程中应用最广泛的农业机械，其犁体的设计过程极为复杂，而在犁体设计中应用计算机辅助技术能大大提高犁体设计的效率及质量。首先，在进行犁体设计前，可应用UG技术设计出犁体的大致结构与外形并形成草图，然后再生成效果图，如图1所示，此时便可以直观地了解该“犁”设计的不足之处，以方便后期针对犁的具体功能与消费者需求对其进行修改；其次，针对犁的不同工作环境或地形要求，利用UG软件计算分析犁体的设计参数，并构建模型测试后找出问题，通过解决问题不断优化设计方案；再次，应用FEA技术评估犁体的强度与刚度，以帮助设计师确定犁体的稳定结构，为生产犁体合理选择制造材料提供参考[7]；最后，应用UG技术的CAM帮助犁体生产商大量生产犁体，以确保生产过程的高效性与经济性。

2.3 在旋耕机中的应用

旋耕机设计时需考虑在农业生产过程中或耕地时的宽度、深度与速度等，因此，在旋耕机设计中应用计算机辅助技术能大大提高旋耕机设计参数的精准度，保证旋耕机的机体强度与耐用性[8]。在旋耕机设计时应重点设计旋耕机的机体结构，用最轻的质量打造出最耐用且强度极高的旋耕机机体是设计师在设计时要达到的最终目标。为更好地提升旋耕机设计时的效率及精准度、减少时间及成本的投入，可应用计算机辅助技术中的UG技术。首先，利用UG软件对旋耕机的机体结构构建模型并分析模型参数；其次，在利用UG三维技术构建的三维模型中，如图2所示，仿真分析确定出旋耕机的工作原理及耕作的宽度、深度与速度参数；最后，为旋耕的机动力系统匹配出合适的发动机与传动装置，提升旋耕机机体在耕作时的稳定性。例如，50马力的发动机匹配1.8 m旋耕机，90马力的发动机则可匹配2.3 m的旋耕机。因此，在进行旋耕机设计时应用UG技术构建出参数化模型并对相关参数进行仿真与分析，能大大提高旋耕机机体设计的精准度与设计效率[9]。

图2 旋耕机三维图纸模型

2.4 在联合收割机中的应用

联合收割机是集多种功能于一体的综合性农业机械设备，在设计联合收割机时应着重关注切割功能的设计，以提升联合收割机的工作效率与设备质量。因此，在联合收割机设计中应用计算机辅助技术是农业机械设备发挥正常功能、实现高效运作的基础保障[10]。在联合收割机设计中，负责切割功能的叶片设计是整个设计中的重点，首先，采用UG软件设计出叶片的形状并计算出叶片数量；其次，对叶片进行强度与稳定性的力学分析，提升叶片与联合收割机其他零部件的适配度，一般叶片轴的转速是220 r/min～280 r/min，过高或过低都会影响收割机的收割效率；最后，利用UG三维设计技术，根据联合收割机不同的零部件特征进行数字化建模，通过对参数的分析与计算不断优化联合收割机的结构设计，提高联合收割机的性能与效率。因此，UG技术在联合收割机的设计工作中起着必不可少的辅助作用，可大大提高农业机械设备的设计效率。

3 结语

综上所述，在农业现代化发展进程中，计算机辅助技术在农业机械设计方面发挥了不可替代的作用，其可大大提高农业生产的工作效率，减轻农民劳动负担、增加劳动收入。通过提高农业机械设计的精准度与设计效率来提升其工作性能，是缩短生产周期、减少成本投入的必不可少的一个方法。目前，以UG技术为主的计算机辅助技术在提高我国农业机械设计水平与效率以及促进我国农业智能化、数字化、自动化发展方面，都发挥了重要作用。