优化设计在农业机械设计中的应用研究

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摘要：优化技术是指通过一定的方法提高农业机械的性能， 从而提高农业生产效率的技术。 而数字化设计和动态优化方法，对农业机械工程设计有很好的借鉴和促进作用。 其中数字化设计提

优化技术是指通过一定的方法提高农业机械的性能， 从而提高农业生产效率的技术。 而数字化设计和动态优化方法，对农业机械工程设计有很好的借鉴和促进作用。 其中数字化设计提供现代化建模分析，而动态优化方法提供数值分析。 因此，笔者分别通过分析每种设计的现状、作用、方法等，来说明其对农业机械工程设计中的应用价值。

1 数字化设计在农业机械工程设计中的运用

1.1 数字化设计对于农业机械设计的作用

1.1.1 缩短农业机械设计时间

在传统的农业设计技术中，往往要分为众多不同的阶段，而且在每个不同的阶段都有一个特定的模型设计， 那么看来过多设计的模型，必定会导致在最终阶段时候难做选择，从而降低设计效率， 甚至出现设计数据不足等情况。 而反观数字化设计模式，在设计方式上并没有若干阶段性建模操作，只需在设计初始时，通过详细分析判定将来设计的情况，进而只建立一种恒定的模型。 这样不仅使得农业机械工程设计时间得到了有效利用，而且还避免造成设计数据缺失的情况。

1.1.2 将并行设计运用到农业机械设计中

并行设计是一种三合一产品设计方式， 是从宏观上来看待农业机械的整个生命周期，通过并行计算机、现代通信、管理三种技术，来设计某一机械、工程或建筑等模型。 由此可看出，并行设计不仅设计目标较为长远，而且在计算机技术的数据保障下，可实时分析到农业机械工程设计的每一环节， 并且提高其智能化程度，最终使得农业机械工程设计的向前创新发展[1]。

1.1.3 有利于提高农业机械建模的准确性

对比传统的设计方式，从开始到最终都需要在每一个环节，设置参与的人及需要的物料等。 那么从整个设计过程来看，传统设计消耗了大量的人、财、物力，而且设计方法还不一定符合实际需求。 而反观数字化设计，通过现代计算技术先模拟出一个与实物相近的数据模型，在对其进行各方面的调试匹配，可以在较短的时间内完成正确数据的组装， 再将最后组装的模型数据应用到实物投产当中。 因此，数字化设计一方面降低了大量的生产成本，另一方面也提高了农业机械建模的准确性。

1.2 数字化设计应用

1.2.1 应用在农业机械设计创新上

技术人员在进行农业机械工程设计时， 要从用户主体出发思考其的多用性，即从农民出发，在购买农业机械设备后，为其带来的实际效果是否值得购买的价格价值。 而在农村种田劳作过程中，普通的机械难免会发生种种问题，如因爬坡力不强导致机械爬不上坡，或因轴承带承受不了压力崩断等问题。 如果利用数字化设计的全面性，就可在机械设计时预知这些问题，并通过改善设计解决这些问题。 由此可见，数字化设计一方面提高了农业机械的重复利用率，另一方面也提高了产品设计的创新能力。

1.2.2 将虚拟现实技术应用于农业机械设计

在建造与实物同比的3D 模型时，可通过虚拟现实技术进行反映，使得建模具有极高的仿真性。 一方面，在农户进行购买时可将其用于展示展览，因为既可以让农户了解产品的全部性能，又可以提高农户对于产品的体验程度。 另一方面，对于农业机械的研发人员， 虚拟现实技术可以让其更好地投入到农业机械开发的工作当中，从而提高农业机械的实用程度[2]。

2 动态优化方法在农业机械设计中的应用

2.1 动态优化方法现状

目前， 主流的动态优化方法是指通过农业机械本身具有物理性质，分析得出的具体数值作为安全、实用效果的验证标准，并且将这些数值作为农业机械生产的设置指标。 但随着农业经济的不断发展，人民日益对于粮食的需求量逐渐增长，导致农业机械的性能要求也日渐增大。 因此传统农机已很难适应现代农业发展， 需要使用动态优化方法来为农机设计提供更为精确的数值。 而动态优化方法中主要包括两个步骤，一是根据实物的实际情况建模，二是分析数据后，选取合适数据进行建模[3]。

2.2 动态优化方法的数学模型方法

2.2.1 有限元法

该方法主要是利用弹性力学的原理， 根据农业机械的物理特征，将其分为若干个可计算的模块，分别导入相应求值公式推导算出数值，最终将这些数值与实物分析比对，如果出现差值那么就是找出问题所在，然后再进行研究分析。 但不足之处是，物理公式一般是在恒定的条件下计算， 而农业机械作业的环境总是不恒定的，那么计算出的数值是带有偏差的。 因此，对于有限元法的数值需要进行多次比对改正，才可以确定最终数值。

文章来源：《数字化用户》 网址: http://www.szhyhbjb.cn/qikandaodu/2020/1003/808.html

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