浅谈数字化设计技术在农业机械设计中的应用

来源：SCI期刊网分类：农业论文时间：2022-05-06 09:28 热度：

　　摘　要：数字化设计技术是一种计算机辅助设计技术，目前已广泛应用于各种领域。数字化设计技术应用于农业机械设计，设计周期短，效益更显著，可节省成本，优化产品质量，能够给农业机械设计提供更好的设计条件。基于此，笔者结合数字化设计技术内涵，系统论述了该项技术应用于农业机械设计的实施策略，仅供参考。

　　关键词：数字化设计;农业机械设计;设计需求;实物模型

　　农业生产机械对于我国的农业生产产值有着重要影响，只有使用更为先进的机械来完成农业生产任务，才能保证农业生产任务高效率地完成。为了保证机械产业发展的合理性，可以借助数字化设计技术来实现生产机械设备的基础设计。现阶段，社会已经进入信息化时代，信息化技术在各个领域呈现出稳定的发展态势。尤其在农业机械领域内，各项技术都正在逐步渗入，积极创新，信息化技术也得到了广泛应用。特别是数字化设计技术，在农业机械设计过程中发挥了重要作用，可以有效地实现设计理念的创新，进一步提高设计效果。

　　1 数字化设计技术

　　数字化设计技术在各行各业得到了广泛应用，如设计行业在进行项目设计的过程中经常应用 CAD 软件。同时，随着科学技术的高速发展，计算机技术和设计技术都有着不同程度的发展，在对产品进行设计过程中，设计技术内涵有着较高的提升。在现阶段设计过程中，需要进行数字化平台搭建，进而可以在计算机技术支持下建立数字化产品模型，并在进行产品开发过程中起到重要作用。这种数字化技术方式能够有效地节省实物模型制造时间，以此达到较高的设计效率。

　　1.1 基本概念

　　数字化设计技术有别于传统的二维 CAD 设计，数字化设计解决方案是以三维设计为核心，并结合产品设计过程具体需求所形成的一套解决方案，如风格曲面造型、设备空间布局、数字样机评审、人机工程校核等。它与数字化制造、数字化仿真共同构成了现代制造业的先进数字化研发平台。在进行设计的过程中，由于信息技术的高速发展和普及，计算机数字化技术有着较大的发展空间。为此，在设计中与计算机技术相结合，形成了数字化设计技术。在具体应用过程中需要在计算机系统里输入设计过程当中的信息数据，从而进行多元化处理。其中，包含数字编码、数字压缩以及调制解调等设计内容。

　　1.2 技术特征

　　数字化设计技术随着技术的发展而逐渐发生变革，在计算机软件功能不断完善和优化之下，可以有效地绘制产品图纸。之后，在系统中可以进行模拟，对其仿真实验产品模型运行情况进行完整观察和分析，并针对运行过程中出现的问题，对设计方案进行有效优化，提升产品设计的合理性。在实践中，数字设计技术突出了产品定义、标准化模型等特点，可广泛应用于各个领域。

　　1.2.1统一产品定义模型

　　在传统的产品设计过程中，同一个产品的定义模型往往会存在着一定的差异性。因此，在这样的设计过程中，其产品设计具有一定复杂性。在不同的定义模块中，转化过程增加了设计人员对其数据管理的工作量，容易导致时效性不足，并直接导致数据方面出现不同程度缺失，严重地影响到产品的设计质量。而数字化设计是一种基于数字化产品定义模型的设计和分析，在设计过程中有着明显的单一性特征，其在产品的生命周期管理方面有着一定基础。而在现阶段的信息集成化设计中，产品模型建设过程中始终保持一定的差异性，同时设计重心也不具体。因此，就需要严格依据产品模型进行有效协调，进一步提升数字化设计成效[1-2]。

　　1.2.2满足设计需求

　　在进行设计的过程中，需要依据项目分工协作的实际需求，充分明确项目的不同分工，保障在每一个设计环节都能够让不同小组进行分别设计。而在这种分工设计过程中，可以有效地保障产品的数字模型得到良好构建，并形成质量较高的实物模型。分析时可以对模型进行制造性以及完整程度的分析，有效地提升设计过程中的质量，充分满足设计需求。

　　1.2.3不需要实物模型

　　在数字化设计的过程中，由于是基于计算机系统进行仿真模型的建立和研究，并不需要进行实物方面的模型建立。这种方式便于控制各种不合理影响因素，有效地简化实物模型的建立，既可提高设计效率，还可控制设计成本。现阶段的设计过程中，数字化设计技术有着较高的可靠性。同时，数字化技术在实际设计过程中，可以有效地依靠计算机技术，在网络技术的支持下，对产品的开发进行全程控制，并且可以开展一些虚拟产品的设计和开发[3-4]。

　　2 数字化设计技术的研究重点

　　2.1 计算机辅助设计

　　计算机辅助设计是基于现代化设计技术的一种方式。在具体使用过程中，可以有效地应用到农业机械设计中，多体现为图纸的绘制。在设计农业机械设备过程中，设计人员需要利用计算机系统，使用各种绘图软件进行机械设备图纸绘制，同时，相关技术人员还需要将其中的参数录入到系统当中，使用计算机程序功能并依据图纸上的具体信息，将图纸进行准确绘制。数字化设计技术的应用，可提高绘图软件功能和可靠性。在进行农业机械设计的过程中，能够有效地通过计算机辅助设计，提高设计的便捷性以及高效性。

　　2.2 知识工程应用于数字化设计

　　知识工程在数字化设计技术的应用过程中是一个十分重要的组成部分，尤其是在现阶段数字化设计过程中，随着设计应用范围扩展，越发起到了关键作用。所谓知识工程，即KBE，是一种基于现代化的设计方式。相比传统的设计方式，在实施过程中有着较为明显的优势性。在应用过程中，主要在技术、市场这两方面。在全新的知识体系以及技术支持下，知识工程逐渐伴随技术的发展而形成。在过去的设计过程中，其知识建模技术应用在人工智能以及知识工程领域当中，能够有效地通过计算机技术，对于设计和研究的对象进行合理的分析和计算。在进行应用的过程中，还能够利用知识建模技术对其框架以及模型进行有效分析。之后还需要通过智能计算，进一步地提升计算机智能化的服务水平。

　　3 数字化设计在农业机械设计中的应用

　　3.1 具体应用

　　在传统的设计过程中，往往需要针对设计对象需求进行相关设计规划。但在应用数字化设计技术之后，由于数字化设计技术是一种基于计算机软件下实现的设计方式，为此在图纸绘制和输出过程中还需要利用 CAD、CAE 等技术，不仅可以考虑产品设计需求，同时能够结合产品的生命周期特征，对其设计过程中的要点进行合理调整，进一步提升设计过程的效率和质量，充分保障在设计过程中能够具有较高的质量性和经济性。同时，在日后的制造过程中，能够便于对产品维护。所以，对于数字化设计技术的使用，能够对设计方案进行整体性的优化。

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　　农业机械设备总体工作环境比较复杂，在实际使用中需要全面考虑土壤的基本条件和农作物的种类，在设计制造的过程中需要充分考虑各方面的因素，全面提高农业机械设备的实际应用性能。市场对于高性能的机械设备有着较高的需求，为此将其数字化设计技术应用的过程中，需要基于传统的设计方式，对其进行充分优化，避免在设计过程中出现质量问题，在实际设计过程中，还需要重视起对现阶段农业设计技术方面的运用，进而有效保障提升农业机械设备的设计效果，以及提升整个行业当中的设计水平。

　　3.2 虚拟仿真技术的应用

　　虚拟仿真技术应用于农业机械设计过程中是未来发展重要趋势之一。虚拟仿真技术的应用过程中主要是利用综合应用的图像系统，与设计的各种设备接口连接，以此形成仿真的三维图像。这种类型的三维图像，具有较强的交互性特征。农业行业的特性决定了农业机械设备的使用场景，进而影响了农业机械设备很多的设计过程中需要设计人员身临其境，在设备工作现场进行设计元素的提取。基于虚拟仿真技术下的设计，能够较为真实的还原应用场景，使之现场仿真模型虚拟地呈现在设计者面前，从而还原了现实场景，形成良好的设计效果。同时在进行数字化设计过程中，也可以更加有效地进行设计方案的优化和调整，针对传统的设计方法无法实现的一些设计问题，进行有效处理。

　　3.3 产品设计与制造的协同

　　在进行农业机械设备的设计过程中，其数字化设计技术方式有效地帮助设计人员在农业机械产品设计过程中更加准确地将产品设计和其接下来的制造需求进行了融合，从而让整体设计理念、生产制造和未来的设备调试进行了良好的协同和结合。通过计算机基础下的数字化设计技术方式，仿真使用场景下的不同工作方式，能够充分体现出农业机械设备产品设计和制造的协同和合理性。

　　3.4 重视创新性设计

　　现阶段农业机械设备的设计，需要充分进行设计方面创新，来保障农业机械设计过程中不断提升的使用需求。这就需要农业机械设备从业设计人员能够严格依据设计当中发现的问题，进行创新研发，进一步提升农业机械设备设计过程的合理性。具体到产品设计过程中，就需要着重基于传统农业机械设备自身的可靠性、经济性、合理性的使用要求下，对每一款需要用到的机械型号，进行市场事先调查分析，在保障使用设备设计用途的前提下，再进行设计理念和设计技术的创新、优化、完善，从而有效保障在农业机械设备在设计过程中，满足个性化、替代化的使用需求，具有较高的应用价值。

　　4 数字化技术在农业机械设计中的未来展望

　　4.1 柔性化

　　在农业机械的设计过程中，柔性制造系统主要指的是信息系统和物质储存系统。柔性化制造是建立在现有技术基础上，柔性化制造系统模式可以变换加工对象，在实际应用中确定具体机械制造过程，对加工设备和物料进行合理选择。柔性化制造系统在我国农业机械中的应用范围不断扩大，在实际应用中也起到了重要作用。机电一体化系统柔性化制造模式不但可以满足多批次不同产品的需求，同时也可以有效结合市场的实际需求进行调整，确保人力资源和设备资源得到合理应用[5]。

　　4.2 智能化

　　工业数字化、智能化发展的环境下，越来越多的信息化设备开始和机电工程融合，促进了农业机械工程事业的发展。机电一体化系统在机械工程中的应用，能够实现工程项目的智能化、全程化管控。在未来机械工程发展过程中，还将整合人工智能、计算机工程科学、心理学等多学科内容，更好地为农业机械发展服务。基于农业机械工程建设的需求不断创新发展，持续提高农业机械工程生产的质量及效率，强化管理效果，降低能源消耗量。

　　4.3 微型化

　　近年来，我国农业机械工程技术水平不断提升，对技术研究的重视程度加大，且机电一体化系统逐渐趋向于微型化的方向发展。当前机电一体化系统技术的标准，一般电子机械的体积小于 1 cm³，随着半导体工艺的进一步提升，在未来的发展过程中会更加注重将经典的农业机械本体与先进的计算机控制技术融合为一体，通过更小的体积、更低的能源消耗的计算机控制来实现传统农业机械本体逐步智能化、微型化，使之具有更加灵活的应用能力和应用场景。所以微型化的发展方向在今后农业数字化机械设计中应当充分考虑，全面应用。

　　4.4 模块化

　　当前农业机械一体化关联产品的类型、种类较多，需要考量的影响因素较多，无法构成统一性的标准，也会影响机电一体化系统具体应用的可行性 [6]，如在数字化设计农业过程要考虑机械传感器接口、电气传感器接口设计等。针对上述问题，未来需要强化在数字化设计农业机械中的系统化、标准化管理，加强新技术研究，且根据常见的农业机械生产需求等，制定模块化的产品，推动相关农业设备生产企业的规模扩展。

　　4.5 网络化

　　数字化设计的网络化应用，将数字化设计考虑与网络连接，则能够实现农业机械的网络化的远程监管和自动化控制。比如可以通过现场监控总线、移动局域网监控技术等，为农业机械工作的开展创设便利条件。同时网络化的管理模式下，还能够实时与相关部门、技术人员沟通等，合理应用各类资源，加强信息沟通及技术研究[7-8]。

　　5 总结

　　综上所述，在信息技术时代，将数字化设计技术运用于农业机械设计中已成为大势所趋。数字化设计技术的应用，不但有助于简化产品设计流程，而且还可使农业产品在设计时更符合农业生产的实际需要，有效保障设计的效率性，值得进一步应用和推广。——论文作者：王延申，冯振华

　　参考文献：

　　[1] 蒲阳，詹和平. 数字化设计共性技术下的设计与建造研究：以两次美术院校实验性教学为例 [J]. 建筑与文化，2020(9)： 245-249.

　　[2] 罗克伟 . 变电站电气二次数字化设计技术优化方案 [J]. 能源与环境，2020(4)：33-34+81.

　　[3] 高广智，马铭彧 . 数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用分析 [J]. 现代农机，2020(4)：50-51.

　　[4] 姜雪.Stewart 并联机构数字化设计技术研究 [D]. 秦皇岛：燕山大学，2020.

　　[5] 王军亚.探析机电一体化技术在智能制造中的发展与应用[J]. 中国设备工程，2020(20)：27-28.

　　[6] 郭振华 . 基于机电一体化系统在矿山机械工程中的应用分析 [J]. 世界有色金属，2019(17)：293+295.

　　[7] 王延申，刘顺华 . 机电一体化系统在机械工程中的运用探讨 [J]. 石河子科技，2021(4)：17-18.

　　[8] 刘国玉 . 数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用 [J]. 南方农机，2021，52(13)：46-47

文章名称：浅谈数字化设计技术在农业机械设计中的应用