虚拟样机技术在农业机械设计上的应用

2021-12-01张超群

农业装备技术 2021年4期

张超群

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161005）

现阶段，随着科学技术的改进和发展，现代技术被广泛运用于社会生产的各个领域中，其中在农业生产的过程中开始广泛运用虚拟样机技术，虚拟样机技术的运用能够有效提高农业机械使用的稳定性和安全性，从而提高农业生产的效率和质量，同时控制农业机械研发成本。

1 虚拟样机技术概述

1.1 虚拟样机技术的内涵

虚拟样机技术，即VPT 技术，属于虚拟数学化设计仿真技术的范畴，兴起于21 世纪。虚拟样机技术作为CAX/DFX 技术的延伸发展，在其完善和发展的过程中实现了数字化建模、机械运动和网络信息等多元素的融合，相较于传统的数字化设计技术，虚拟样机技术具有更强的仿真功能，而且能实现对设计产品的系统化测评和协同分析。现阶段，虚拟样机技术已经被广泛应用于工程设计中，技术人员通过运用虚拟样机技术来进行实践，其中会运用到的主要软件有ADAMS 和SIMPACK 等。

1.2 虚拟样机技术运用的必要性

运用虚拟样机技术的主要目的在于弥补传统机械设计中存在的问题，并在传统机械设计的基础上进行改进和优化。传统机械设计的主要缺点在于技术设计方法较为落后，而且运用图纸进行设计会影响到问题解决的效率和质量，而且传统机械设计无法很好满足机械设计中对于图纸精密程度的需求，从而影响到了图纸绘制的效率和质量。而且在开展设计工作之后如果发现图纸中存在问题则会严重影响到设计工作的顺利推进，从而影响设计工作的进度，同时会造成严重的资源浪费。其次，传统设计方式下绘制的图纸很难保证传输的快速性，会影响到异地生产规模的拓展。现阶段随着科学技术的改进和完善，虚拟样机技术的运用能很好弥补传统机械设计的缺陷，从而提高机械设计的效率和质量。

1.3 虚拟样机技术的优点

虚拟样机技术充分利用现代网络，实现数据和图纸的传输，能够实现网络在设计工程中的全覆盖。此外，在进行数据分析的过程中也会运用到现代信息技术，从而提高机械设计的效率和质量，推动了机械设计的自动化和智能化水平。随着机械设计自动化和智能化水平不断提高，设计过程中对于人力的依赖程度也在降低，在进行数据分析和计算的过程中表现最为明显，对人力的依赖程度减少也能实现对机械设计成本的控制。运用虚拟样机技术进行机械设计的过程中，提高了修改的便利性，而且在进行数据修改的过程中也能运用更为科学性的修改方式，从而提高数据分析的准确性，以此来提高设计的效率和质量，有利于生产企业抢占市场先机，创造自身的竞争优势。

虚拟样机技术的发展，推动了整个设计行业的改进和发展。现阶段，随着国家对农业发展的重视程度不断提高，给予农机补贴的扶持力度也在不断增加，在这种背景下更有利于虚拟样机技术发挥对农业机械发展的推动作用。此外，得益于农业机械设计相关领域专家的研发和推广，农业机械设计的“网络化”程度不断提高，运用虚拟样机技术能提高农业机械设计的效率和质量，其中主要得益于计算机程序的引进和运用，通过进行整个农业机械设计过程进行“搬运”来提高农业机械设计的智能化水平，而且能够有效降低设计过程中对人力的依赖程度，节省了相应的人力和物力。虚拟样机技术在推动农业机械设计发展的过程中也在推动整个现代化农业发展，提高了农业生产的效率和质量。利用虚拟样机技术能有效提高获取机械设计过程和结果的效率，从而提高数据分析的科学化程度。

2 虚拟样机技术在农业机械设计中的应用

2.1 机械产品运动设计应用

随着科学技术的不断发展和生产力水平的不断提高，运用于农业生产过程中的复杂机械设备类型也在不断增加，但是在研发过程中仍然存在一个问题，即如何提高运动相应效率和精度，这是影响研发进度和实现突破的主要因素。传统的机械产品设计模型虽然能够解决农业机械设备在运行的过程中存在的视觉效果仿真问题，但是缺乏相应的运动分析能力，虚拟样机技术的发展和运用能够很好弥补这一缺陷。在解决视觉效果仿真问题的过程中会运用到ADAMS 软件中的虚拟模型仿真分析功能，从而构建起相应的农业机械产品设计运动相应模型，以此来为之后开展规模化的设计和生产提供数据保证，提高生产设计的科学化和智能化水平。

2.2 机械产品造型设计应用

针对机械产品进行造型设计也是产品研发中的一个重要环节，在传统的设计工程中，依托CAD 软件能实现机械产品静态二维或三维造型模型的建立，但是却无法满足更为复杂的机械产品造型设计需求，因此影响了农业机械产品设计立体性程度的提高。虚拟样机技术依托ADAMS 软件能进行农业机械设备三维造型的设计，而且能够进行复杂结构的仿真分析，从而进行数据分析结果的改进和优化。

3 虚拟样机技术在农业机械设计上的展望

现阶段，随着科学技术的改进和优化，其在社会生产各个领域中的应用也在不断拓展，其中主要表现在农业机械设计中的应用。为了提高虚拟样机技术运用的有效性，需要探索出一种农业机械产品综合性虚拟样机设计技术体系，从而更好满足农业机械设计过程中对于虚拟样机技术的高标准要求。其中，实现虚拟现实技术和虚拟样机技术的结合已经成为了虚拟样机技术的创新方向，其中主要运用到VR技术的沉浸性和交互性优势，依托这些优势建立起农业机械产品仿真模型，虚拟样机技术在这个过程中发挥着重要的地位和作用。在具体运用VR 技术的过程中能够通过两种技术的融合建立起农业机械产品的三维模型，之后运用所构建模型中的仿真情境来实现综合系统性的产品设计过程。下面将具体分析虚拟样机技术在农业机械设计上的未来展望，主要包含参数化设计技术和虚拟现实技术两个方面。

3.1 参数化设计技术

参数化设计技术主要进行模型部分尺寸参数的调整和修改，以此来提高设计与修改工作的效率和质量。相较于传统的三维造型设计法，参数化设计技术的突出优势在于能够通过输入基本模型来进行几何元素规范要求的标注，从而提高自动导出几何模型的规范化程度，提高导出的效率和质量。同时运用参数化设计技术在进行参数修改的过程中也能大大提高参数修改的效率和质量，如果需要对几何模型进行修改，只需要修改局部的参数。此外，参数化设计还能实现对相似零件参数的修改，在此基础上生成新的零件，从而不断提高零件设计生产的效率和质量。