机械仿真技术在农用机械中的应用

摘要：随着我国经济与信息技术高速发展，互联网技术在农业领域中也得到了广泛的应用。目前我国农用机械存在一定的问题，影响了我国农业发展。而技术人员通过机械仿真技术，能够极大的提高农用机械设备智能化改良环节，进而促进我国农业智能化发展。

关键词：机械仿真;农用机械;智能化;软件;应用

21世纪下，我国农业发展重点是人工智能化和农业机械智能化系统的建设。因此，相关技术人员需要通过虚拟仿真技术，不断完善各类农用机械整体结构。例如可为其增添各类传感器、中央处理器等智能化控件的方式对土壤以及农作物信息进行实时的分析，进而增强农业产业的经济效益。

一、我国农用机械发展的不足之处

由于我国农业机械化领域缺少系统的研究与技术集成，导致我国尚未在农业机械领域完善其标准化技术模式、部分关键技术的配套设施不足。因此，在畜牧水产养殖等工作过程中，无法做到科学合理的节能、节药、节水等举措，难以在有限时间内实现农业发展的转型。此外，由于我国国土辽阔地域呈现多样性，因此不同的种植工艺中需要与之适配的农用机械才能有效开展农业作业。

并且，不同型号的农用机械设备也无法在同一种植区域进行。技术人员不仅需要考虑农用机械与相关农作物之间是否相适应，还需要针对该农作物收获、运输过程的特点进行合理筛选。但目前我国针对农作物收获过程中的农用机械设备占比较少，使得我国农用机械设备结构不均衡。农用机械设备从生产商到使用者的手中，中间通常会经过繁多的缓解，此导致了农用机械难以满足人们日益增多的需求，进而阻碍了农业的发展[1]。

二、农业依托智能化机械农具的意义

机械仿真技术可将传统农用机械与计算机技术相融合。首先，该技术能极大的提高农业资源利用率，通过多元化的方式减少水资源、化肥资源的利用。其次，机械仿真技术下智能化农用机械还具有信息传输的功能，在作业中可实时的将农作物各项数据传输给技术人员，并基于该数据进行未来生产预测。此外，该农业机械还具有多功能性，针对不同地域环境有较强的适应能力。并且，智能化农业机械还可利用各种传感器与自身的中央处理器协同工作的方式，针对所处环境进行相关信息的检测。例如，分析该土壤的特性或检查该土壤是否存在被农药过度污染的情况，以及危害农作物生长化学药品是否存在的现象[2]。

三、仿真技术在农机中的应用

（一）智能化设计

为了更好的提高农用机械在农业作业工作中的效率，首先需要对农用机械结构进行优化设计。而通过仿真技术可利用虚拟仿真软件建立该机械结构的模型，并通过科学合理的优化方式，保证该农用机械模型每一个部件都可以发挥其最大价值。例如，技术人员可利用运动学知识通过与仿真软件相结合的方式检查该农用机械各个零件对整体结构产生影响的情况。此外，技术人员还可利用仿真技术中运动仿真模块将该农用机械设备在虚拟环境中模拟它的工作方式，进而为后续结构设计工作提供新的思路。

（二）强化农用机械装备设计流程

农用机械设备齿轮设计环节尤为重要，由于农用机械需要在不同环境进行作业，因此设备的运动轨迹会影响设备整体结构以及农机工作效率。而技术人员通过仿真模拟的方式，可对农用机械设备的齿轮断面进行科学评估。例如针对齿轮的传动接触点进行判断，并不断优化齿轮儿对农用机械设备的影响。此外，利用仿真技术还可在虚拟环境中检测该齿轮儿的性能，从而更好的提高农用机械设备的质量。针对部分较为复杂的农机通常需要考虑多种因素，如热变形参数、振动变形参数等问题。而技术人员利用仿真技术，可对其进行科学合理的分析，进而在保证该农用机械设备结构强度足够高的同时还能发挥其较高的工作效率[3]。

（三）优化农用机械设备加工改良环节

要想更好的提高农业工作效率，技术人员需要对农用机械设备进行一定的改良。但由于机械设备加工改良过程往往需要大量的人力物力。因此相关技术人员利用虚拟仿真技术可可对改良后的农用机械设备性能进行分析，并不需要将该设备的原型建造出来，而是通过仿真技术将其内部的零件儿转化为图形信息，并利用建模软件将该图形信息进行一系列的加工和建模处理。最后，将呈现出的仿真模型，在虚拟仿真环境中测试其机械性能以及效果。这种方式可以极大的缩短农用机械设备改良工作时间，降低返工概率。以番茄采摘机械手臂为例，技术人员利用虚拟仿真软件以及建模软件协同作业的方式，建立番茄采摘机械手臂的运动学模型，并为其嵌入避障路径规划算法以提高该设备的工作效率。

（四）推动智能化农业的发展

机械仿真技术下智能化农业机械可极大提高农业企业的成本，实现节本增效、改善生态环境、降低能源损耗等特点。并且基于机械仿真技术、农用机械智能化理念以及智能化农业发展方向得到了一定的提高。此外，基于虚拟环境，相关技术人员还可更好的监管，农业机械智能化控件各系统之间的作用。例如，考察某农用机械的信息采集系统、决策判断系统以及执行系统在不同模拟农作物环境中的使用情况。并且还可有效判断智能化农机中各类传感器在采集环境信息等数据方面的工作效率。机械仿真技术不断推进了农业智能化发展趋势，还避免了由于人为因素导致的农用机械设备工作效率受影响的现象[4]。

结束语：

机械仿真技术能够更好的强化农用机械设备设计流程，为其提供智能化控件。并优化农用机械设备改良环节，从而推动智能化农业与智能化农用机械设备的发展。

参考文献：

[1] 陈靖，罗瑜，罗艳蕾. 农用机械同步控制系统联合仿真分析[J]. 科学技术与工程，2020，20（23）：9362-9366.

[2] 刘志强，王庆合. 农用新型双燃料发动机控制系统及性能仿真研究 —基于CFD技术[J]. 农机化研究，2020，42（4）：259-263.

[3] 李勇，曾志新，叶茂，等. 虚拟样机技术在小型农用装载机设计中的应用[J]. 農业工程学报，2004，20（5）：134-137.

[4] 谢虎，黄雪涛，韩柏和，等. 基于拓扑优化的农用运输车辆减振技术研究[J]. 中国农机化学报，2020，41（1）：104-108.

作者简介：胥航 性别：男 （1999.4-） 民族：汉 籍贯：陕西咸阳 学历：本科 研究方向：机械设计