CAD技术对农业机械设计软件的作用及组成

贾杰，张倩茹

CAD技术对农业机械设计软件的作用及组成

贾杰1，张倩茹2

（1.山西省机电设计研究院，山西太原030009；2.山西省农业科学院果树研究所，果树种质创制与利用山西省重点实验室，山西太原030031）

随着现代计算机技术的发展，CAD技术对于农业机械产品的设计有着巨大的促进作用。通过介绍CAD技术对农业机械设计的发展作用及其在农业机械产品设计软件的组成，提出CAD技术对农业机械设计软件的展望。

CAD；农业机械；ADAMS

我国是农业机械大国，传统农业机械设计通常由手工完成，很难进行复杂的理论分析和综合计算。随着计算机行业的发展，CAD技术也广泛应用于农业机械的设计当中，采用CAD技术可以提高产品的设计效率、优化设计方案、简短设计时间，还能对产品的创新起到积极促进的作用[1-3]。运用CAD技术可以促进农业机械行业发展，使我国农业机械设计技术达到发达国家水平。

1 CAD技术对于农业机械设计的发展作用

随着农业和农村经济的发展、农民收入水平和工业化水平的提高，农村农业劳动力数量、素质和结构正在发生着变化，这就意味对农业机械化源源不断地产生着新的需求，农业机械化发展迫在眉睫。近年来，农业机械化得到了飞速发展，我国已成为世界上最大的农机生产国之一，拥有强大的农机制造能力。目前我国已有11.44亿kW的农机总动力，超过65%的主要农作物耕种收获采用综合机械化，农业机械化发展的政策体系日益完善，农村经营体制的变革，农业经济供给侧结构性改革，又为农业机械化发展提供了新的动力[4]。

随着现代计算机技术的发展，在农业机械设计中大量采用了CAD技术，使CAD技术得到了突飞猛进的发展。CAD技术较传统的设计工作可以大大缩短设计时间，减少重复劳动，提高设计工作的效率，增加各个农业机械产品结构的联系，促进农业机械产品质量的提高[5]。CAD技术在农业机械产品的设计当中有着自己得天独厚的优势，其主要表现为：一是对农业机械的各个零部件设计提供了进行装配的功能，传统的设计方法可以单独设计的部分，但却因为各个零部件之间的配合导致经常性失败，CAD技术在虚拟环境的总体设计部分，可以扫描周围的零部件设计，通过动态回放的方式快速找到误差源；二是大大缩短设计时间，CAD技术属于先进的设计软件，高机动性设计技术，软件设计在农业机械创新有一个巨大的优势，即可以保持原来农业机械产品设计的数据信息而对其零部件局部进行修改和创新，从而避免了大量重复劳动，又实现了产品的创新。

2 基于CAD技术的农业机械产品设计软件的组成

2.1 软件工具

现代计算机中可以选用UG，Solidworks，Pro/E等三维画图软件来进行建模，这些软件全都具有很强的零件装配和运动模拟功能，可以构建出农业机械产品的初步三维模型。构建出三维模型后应用ADAMS运动学仿真软件对农业机械进行运动学仿真，为接下来的工作做好准备。

2.2 软件构建

农业机械产品软件的结构流程需要依据软件设计的目标、内容而确定，有效软件流程的形成需要从CAD图纸到Pro/E建模，再到ADAMS运动学仿真及其中间的数据分析和校核，完备的3D组件农业机械设计计算机辅助系统也是必不可少的。

2.3 软件制作

使用数控件去实现“部件”场景，控件内的各部分内容可直接选择，使用Direct3D技术来构建3D图形的显示和动画，使得制作的软件具有良好的实际性能和效果，另外文件系统以XML文件实现。

3 基于CAD技术的农业机械产品设计软件的优点

3.1 模型组装

首先要在最原始的二维平面Auto CAD图上进行基本的三维格式转换，转换成可以导入三维软件的格式，而后导入到三维软件Pro/E中，将零部件按照设计要求的约束或连接方式装配在一起，形成一个完整的产品。零部件的装配过程，实际上就是一个约束条件的建立过程，根据不同的零部件及设计的需要，选择适合的装配约束条件，从而完成零部件模型的定位，有时候可能一个零部件需要满足多种不同的约束条件。Pro/E提供了大量的约束类型，可以满足农业机械产品零部件设计装配的需要。

3.2 加载动力

将三维软件Pro/E中建立好的物理模型导入ADAMS中，对初步设计的农业机械系统运动部件进行加载，创建一个包括运动件、运动副、柔性连接和作用力等在内的机械系统模型。根据设计所需的工作条件对其作用力进行设计。加载的运动方式可以利用运动方程进行设定，如齿轮等零部件可以通过在“运动轨迹定义”后输入轴旋转的运动方程来进行转动速度的调整。

3.3 动画仿真

通过模拟仿真模型在实际操作过程中的动作来测试所建模型，对其仿真结果进行对照比较来验证所设计的方案；而后对仿真模型进行加载的修正和细化，使其仿真测试数据更符合实际；最后优化设计模型对其零部件进行修正，使其达到最佳的设计方案。

4 展望

在农业机械产品设计当中引用CAD技术，是对农业机械产品设计方法和观念一次重大变革。不仅要对农业机械产品进行物理建模、装配，还需要进一步创建三维模型，对其施加相当实际工况的载荷作用，通过仿真试验比较、验证模型的参数，从而优化物理模型，大大提高设计的效率和创新的能力。

CAD技术对于农业机械设计软件的创新具有很大的推动作用，针对传统设计试验方法费时又费力，CAD技术既提高了工作效率，又节省了大量的资源投入。国家和企业应加强辅助设计人才的培养，特别是既能掌握农机技术，又懂计算机技术的全能型人才，实现CAD技术在农业机械设计方面的普及；CAD技术在农机方面广泛推广，还要向深度和广度方向发展，提高CAD技术在设计、分析、计算农机零部件方面的使用效率，向三维造型设计、数据库的共享等多元化方向发展，追求经济利益最大化。

CAD技术对于农业机械设计起到了巨大的促进作用，随着现代计算机技术的发展，相信在不久的将来可以迎来农业机械设计质的飞跃，跨入一个新的时代。

[1]王树才，邓在京，文友先.我国农业机械CAD的发展思路[J].农业机械学报，2004，35（1）：159-169.

[2]简正豪，潘桂根.CAD/CAM技术在农业机械产品设计制造中的应用[J].南方农机，2012（1）：44-46.

[3]李岩，张智勇，贾宇琛.基于CAD技术的农业机械设计软件的改进[J].研究与开发，2010（2）：32-34.

[4]崔辉，陈海琴.基于CAD技术的农业机械设计软件[J].南京工业职业技术学院学报，2015，15（4）：20-21.

[5]李海亮，胡军，董升涛，等.机械设计软件在我国农业机械方面的应用[J].安徽农业科学，2014，42（21）：7 234-7 236.◇

Function and Composition of CAD to Agricultural Machinery Design Software

JIA Jie1，ZHANGQianru2
（1.ShanxiDesign and Research Institute ofMechanicaland Electrical Engineering，Taiyuan，Shanxi030009，China；2.Shanxi Key Laboratory of Germplasm Innovation and Utilization in Pomology，Pomology Institute，Shanxi Academy of Agricultural Science，Taiyuan，Shanxi030031，China）

With the development of computer technology，CAD has a huge role in promoting agriculturalmachinery product design.This paper introduces the function and composition of CAD to agriculturalmachinery design software and put forward the outlook of CAD in agriculturalmachinery design software.

CAD；agriculturalmachinery；ADAMS

S220

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.040

1671-9646（2017）06b-0033-02

2017-03-24

贾杰（1985—），男，硕士，工程师，研究方向为机械工程与司法鉴定。