数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用

田秀明

(鹿邑县辛集镇政府，河南 鹿邑 477200)

0 引言

我国是农业大国，农业的发展关系着国计民生。目前，我国农业产业已经进入到现代化、集约化、智能化发展阶段，为了实现农业产业的可持续发展，形成良好的农业经济体系，基础前提即实现农业机械化发展。而对于农业机械设计而言，数字化设计技术的应用，颠覆了传统产品设计模式，打破了传统产品设计的局限性，可以显著提升农业机械设计效率与设计水平，促进农业的现代化发展。鉴于此，本文对数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用展开研究，具有重要的现实意义。

1 数字化设计技术简介

1.1 概念

数字化设计技术指的是以计算机为核心，基于客户基本需求，对信息进行多元化处理，最终实现优质产品的设计与推广的一种技术，从本质上看，数字化设计技术即计算机辅助设计技术[1]。在设计领域，CAD技术是应用最为广泛的一种数字化设计技术。随着计算机技术的不断进步，极大地丰富了数字化设计技术的内涵。现阶段，数字化设计技术可以在产品开发与设计的各个环节中得到有效应用。

1.2 特点

数字化设计技术的特点可以归纳为以下几方面：第一，具有统一产品定义模型。在传统产品设计中，同一种产品的定义模型无法做到毫无差异，这使得定义模型的转化比较复杂，转化过程中极容易出现数据丢失等问题，降低产品设计的科学性。而数字化设计技术是一种数字化产品定义模型，具有统一性、单一性等特征，有利于模型之间的转化，也有利于实现产品生命周期管理。第二，对实物模型依赖性较小[2]。应用数字化设计技术进行产品设计的过程中，主要是依托计算机程序，利用仿真模拟分析以及虚拟测试等功能，设计虚拟模型，节约了制造实物模型的成本与时间。第三，可满足并行设计需求。在产品设计领域，分工协作、团队合作设计等设计方式普遍存在，通过这种分头设计、共同装配的工作方式，不仅可以显著提升设计效率，而且还可以保证设计的完整性与协同性，提高设计质量，这是传统产品设计无法满足的。

1.3 应用优势

数字化设计技术的应用优势主要体现在两方面，第一，通过数字化设计技术，可以有效降低实物模型的应用成本，节约资金成本。第二，相对于传统设计，数字化设计技术更加灵活，信息内容来源比较广泛。在确保设计工作完整性的前提下，应用数字化设计技术，可以使不同团队在不同地点、不同时间展开模块设计，显著提升了设计工作效率，同时也节约了设计时间[3]。数字化设计技术可以让不同环节的设计工作，不受时间、空间的影响同步进行，极大地缩短了设计时间。此外，在数据管理方面，相比于传统的产品设计，数字化设计技术在数据管理方面的时效性、完整性更高。

2 数字化设计技术在农业机械设计中的应用现状

传统的农业机械设计，是围绕设计对象的具体要求而展开的，与之最大的不同在于，数字化设计技术是在产品设计的过程中，利用CAD、CAE等技术，基于对产品生命周期特征的把握，对设计的相关影响因素进行合理调整，以提高设计效率与设计质量，并为产品设计的经济性提供保障，而且也可以为产品的后期维护创造便利条件[4]。由此来看，数字化设计技术在农业机械设计中的应用，实现了农业机械设计的整体优化。相比于其他产品设计，农业机械设计是比较特殊的，不仅类型广泛且产品种类丰富多样，作为农业大国，农业机械的市场需求也非常大。随着科学技术的发展，以及对实现农业产业化发展的要求，目前农业机械已经成为农业生产中必不可少的设备，数字化设计技术也开始逐渐应用到农业机械设计中，目前为止数字化设计技术在农业机械中的应用已经日渐成熟，除了最常见的CAD技术之外，CAE技术、虚拟仿真技术等，也得到了广泛应用，极大地提升了农业机械的设计水平，也扩大了数字化设计技术的应用范围，进一步发挥出了数字化设计技术的价值。

3 数字化设计技术在农业机械设计中的应用前景

就目前我国农业机械设计中，数字化设计技术的应用现状来看，数字化设计技术的应用价值显然未能发挥到最大程度，数字化设计技术也有进一步发展空间，在强调农业生产现代化的时代背景下，可以预见数字化设计技术在农业机械设计中具有广阔的应用前景。

3.1 虚拟技术的应用

虚拟技术即依托计算机，利用计算机图形系统与接口设备等，生成三维图像的一种技术。通过虚拟技术生成的三维图像，具有明显的交互性特征，而且还可以将设计画面生动、立体地展示出来，以提高设计效果。虚拟技术在农业机械设计中的应用，可以将很多传统设计难以解决的问题，利用三维成像技术、声音定位技术等进行妥善处理。例如，复杂结构的设计问题，在虚拟技术的支持下，通过三维图像，将复杂结构清晰展示出来，极大地降低了设计难度，进而提升设计成效。虚拟技术在农业机械设计中的应用，实际上就是仿真模拟机械运动的过程，并在运动过程中进行力学分析，在顺利完成机械设计的同时，为设计的可靠性与科学性提供保障。

3.2 注重创新型设计

创新是各行业不断进取的重要动力。所以，数字化设计技术在农业机械设计中的应用，也要注重创新型设计。创新的过程中，前提基础是要确保农业机械设计的可行性与科学性，以此为基础，从创新的角度出发，利用数字化设计技术展开创新型设计，通过优化设计流程、简化设计方案等方式，促进农业机械设计技术的创新，从而推动农业的现代化、智能化发展。

3.3 参数化设计的应用

参数化设计指的是对参数进行模拟与变量设计的设计方法，属于数字化设计制造技术的一种。在农业机械设计中，应用参数化设计可显著增强农业机械设计水平与设计工作效率，具有较好的发展前景。参数化设计法，是通过对农业机械运行参数的框架设计，创新CAD技术问题的解决思路，以确保设计的合理性，以及设计产品的实践应用价值。在具体的参数化设计过程中，可以通过实例推理模块化参数设计进行设计合理性的测试，找出机械设计中存在的问题并及时妥善处理，以此来为机械设计的实践应用价值提供重要保障。而且，参数化设计过程中，还会对装配模型进行分析，即通过图纸建立几何模型，来阐述机械产品的原理与性能，有利于产品快速投入生产制造。

4 结论

随着科学技术的发展，农业也朝着自动化、智能化、产业化方向发展，而实现农业现代化的重要前提，即农业机械产品的广泛应用。高效率、智能化农业机械的应用，不仅能够提高农业生产效率，而且还有利于提升农业发展水平。在农业机械设计与制造中，数字化设计技术得到了广泛应用，且拥有广阔的发展前景。通过本文研究，旨在最大程度上发挥出数字化设计技术在农业机械设计中的应用价值，为农业生产提供新的发展模式，实现农业的可持续发展。