农业机械设计中CAD绘图技术的应用探究

沈 惠

（江苏省江阴中等专业学校徐霞客校区，江苏 无锡 214407）

CAD的全称为AutoCAD，是一个专业绘图设计软件，可以用于绘制二维制图和基本三维设计，广泛应用于机械设计、工业制图等方面，能有效地提高设计者工作效率。设计农业机械图纸，对图纸精度要求很高，常规设计软件不能满足其应用要求，而通过应用CAD绘图技术，可提高产品图纸设计精度。因此，在农业机械设备设计中，设计人员应着重发挥CAD绘图技术优势，进而提升农业机械设计效率和质量。

1 CAD绘图技术在农业机械设计中的优越性

1.1 提高农业机械设计效率

计算机辅助设计技术可以利用计算机辅助设计中的数学建模，大大缩短农业机械设计周期，提高农业机械设计工作效率。合理使用CAD技术有利于提升所设计农业机械的精准性，达到新时期农业机械发展的实际需求。设计人员可通过CAD技术绘制相应的农业机械产品图纸后，把文件修改为任意格式，确保图纸能够根据格式转换导入到其他软件内。采用CAD技术能够把零件合理用于装配环境内，设计人员开展设计时可参考其他零件大小，确保各零件之间相互衔接，提高农业机械产品设计质量。利用三维模型对农业机械零件实施分解，特别是比较复杂的零件，通过CAD计数逐步优化零件构造，达到设计装配原理需求，促使农业机械产品实现便捷化设计[1]。

1.2 提高农业机械设计精度

农业机械加工设计中的机械制图需要高精度绘图，而传统机械制图方式则存在着很大误差。但是，CAD绘图技术在农业机械绘图中的应用，具有较高的精度，人工绘制无法比拟。在具体设计过程中，可以保障农业机械部件精度达到相关要求，切实满足当代农业机械设计标准，提高农业机械整体设计质量。

1.3 高效辅助农业机械部件设计

利用CAD绘图技术可以通过仿真方式对新产品进行设计，且还可以参考邻近部件位置和状况进行设计，从而有效地避免了由于产品独立设计而造成的装配误差，使得农业机械设计工作更方便、快捷。利用CAD绘图技术，还可以将整个设计流程以3D形式展示出来，并以动画形式展示其工作原理。在组装农业机械过程中，将简单部件进行分析，将其分解为几个基本部件，再将其进行三维建模，最终形成完整零件。对于复杂零件，可以从二维结构中确定其剖面轮廓，再在三维空间内转动，形成新基体，通过一系列计算，确定该部件外形，再由该部件运动部件进行仿真，并根据该部件运动特性，检测零件设计是否符合要求[2]。

1.4 减少农业机械设计时间

在农业机械设计中，利用CAD绘图技术进行机械结构设计，可以减少1/3的时间，大大提高产品设计效率和生产率。同时，利用CAD绘图技术进行新型机床开发与设计，仅需要对其部分零件进行再设计、加工，而大多数零件的设计仍将沿用既往资料，从而使设计效率提高3～5倍。CAD绘图软件系统具有高度可变性，可以通过对其进行快速重组，获得一种新型农业机械产品。

2 农业机械CAD绘图技术工程设计实践

2.1 农业机械优化设计

在农业机械工程设计中，应先检查农业机械系统各个方面，再以信息资料为载体，从中选出一种最有效的方案，以适应现代农业机械各种设计要求。在一般农业机械设计中，如果没有特别条件，必须严格按照设计规范和设计理论进行设计，最终获得设计实时数据。传统农业机械设计技术虽有合理设计环节，但其应用领域很狭窄，仅适用于某些旧式农机，不能适应新产品的使用[2]。然而，CAD绘图技术则是通过对传统的设计进行优化，采用多种优化技术来扩展农机的应用范围，增加农业机械适用品种，为农业机械工程设计工作提供多种数据和信息支撑。设计中利用计算机，即可在最短时间内，找到所有需要的部件，再按下相应指令，屏幕上即可显示出具体操作步骤[2]。

2.2 农业机械绿色设计

为了保证农业机械设计品质与水准，设计师在进行设计之前，必须对产品环境进行深入研究，以达到国内设计标准，并降低设备的能耗。另外，在进行农业机械环保设计时，必须对环保指标进行严格控制，选用最先进科学方法，以达到节能降耗目的。在农业机械整体设计中，对物料进行回收或采用拆装方法，可达到提高效率、节约能源的目的[3]。例如，雷沃农业机械制造公司基于绿色理念，应用CAD软件具有一定成本控制功能，能在最短时间内指导使用者熟悉软件设计流程及步骤。作为CAD绘图技术重要评估决策系统，其主要作用是在仿真活动结束后，为农业机械的后续制造提供大量资源和资料，改善单元受力控制能力和优化系数，提升农业机械设计质量，减少所用设计费用，以提高农业机械产品稳定性和可靠性。

2.3 农业机械系统设计

目前，我国农业机械品种越来越多，其结构也越来越复杂，必须采用先进控制技术，以保证农业机械定位精度。农业机械由传动系统、执行系统和操纵系统组成。基于CAD绘图技术，对影响农机产品品质的内外因素进行有针对性的研究，找出这些因素和问题间的内在关系，并运用计算机辅助设计方法来解决这些问题。同时，农业机械设计人员要建立完善的评价体系，公平公正地评价产品外观和品质，并使系统设计合理符合规范[4]。在CAD绘图技术应用基础上，建立三角形、方形、球形、柱形、锥形和棱台等不同模型。因此，在进行设计时，必须对数据进行参数化，并对其进行仿真，以保证系统的稳定性和可靠性。另外，CAD绘图技术将农业机械设计中建模技术和软件技术有机地结合起来，更有利于提高农业机械设计水准[5]。

3 农业机械设计中CAD绘图技术应用策略

3.1 CAD绘图技术设计农业机械模型

CAD绘图技术是实现造型的关键，以立体和曲面的技术形式来辅助机械设计。模型形式多种多样，所有简单图形都可用来进行CAD绘图技术建模。当然，在结构复杂的农业机械设计中，为了适应结构多样化、层次化和复杂化需求，可采用布尔算法实现结构的合理排列和组合。CAD绘图技术是一种灵活、可调技术，其可以根据特定机械设计要求，对农业机械设计内容进行再计算，从而得到理想机械结构。在机械设计中进行建模，既可以为机械设计提供理论基础，又可以解决许多机械设计问题[6]。例如，在钢框架结构CAD造型设计中，机械设计者将试验设计参数进行统计，可依据设计参数来决定初步设计方案。在农业机械建模过程中，对产品零件进行机械设计，结合模型数据，以求出最优的机械设计计划。将CAD模型引入到农业机械模型结构中，参照相似模型的零件和机械设计知识，设置具体农业机械设计数据，完成3D模型建模，进而提升农业机械设计效率。

3.2 农业机械设计中应用CAD绘图技术方法

分析CAD绘图技术与农业机械设计关系，主要从零件角度考虑。在农业机械设计过程中，必须对基础零件进行重新组合、组合，形成全面、系统、科学的设计方案[7]。CAD绘图技术在实现农业机械设计时，具有编辑作用。机械设计师只要按照预先设计好的设计图，使用CAD绘图技术编辑功能将这些零件重新组合起来，就可以得到一种全新农业机械结构。一些农业机械设计中，零件种类繁多，而且零件排列和组合非常复杂。利用CAD绘图技术对零件进行转动，将零件进行再组装，即可得到新零件，并根据新零件机械设计，得到新三维结构，从而使机械设计方案更加科学，达到改善农业机械产品质量的目的。另外，在机械设计方案编辑中，还可合理地运用CAD软件开发体系，从平面设计、立体设计、曲面设计、数据分析等方面对设计方案进行优化[1]。

3.3 CAD绘图技术与CAE软件整合应用

农业机械设计方面，CAE软件主要应用于农业机械结构优化、机械方案对比及设计方案分析中。通过CAE分析，使机械设计方案更加科学、合理及规范。将CAD绘图技术和CAE技术有机地结合起来，以CAD绘图技术为基础，对CAD绘图技术进行分析，即可确保农业机械设计工作顺利进行[8]。农业机械设计工作者应积极运用CAD绘图技术，并不断地学习和熟练运用此技术，充分发挥其在机械设计中的作用，即可拓展三维CAD绘图技术在农业机械设计中的发展空间，逐步朝着规范化、智能化方向发展。在应用三维CAD绘图技术时，应注重与实际设计要求的有机结合，以保证三维CAD绘图技术的正确设计，使其在机械设计中得到最大程度的体现。

4 CAD绘图技术在农业机械设计中的应用发展趋势

4.1 农业机械全过程优化

在农业机械设计中，应综合各方面因素，从各种选择中选出最优方案，以使其满足农机设计的特定需求。一般情况下，应根据农业机械设计理论、规范要求等进行设计，建立相应数学模型，利用计算机进行计算。在传统农业机械产品设计中，存在一定优化问题，但是，由于应用领域限制，很难满足新时代农业机械需求。此种形势下，便需要应用CAD绘图技术全流程优化功能，实现前后处理，得到满意优化效果，为农业机械设计提供了许多技术支撑。例如，在一台农机上，对所用机器进行一次设计，可以自动地列出并发现待识别的指令，再单击相应命令，弹出详细说明。通过动态控制方式，可以实现全流程的展示，在需要修改部件时，单击命令指令，便可以进入相应的农业机械设计编辑环境[9]。

4.2 农业机械智能优化

CAD中智能化技术的应用一直是一个热门话题，传统智能算法在运行效率、运行质量等方面都有待提高[10]。近年来，随着大数据技术的发展，智能算法的性能不断提高，将智能算法和CAD绘图技术相结合，可以在农机产品的设计中建立新的农业CAD知识库。首先，要准确地理解农业机械设计需求，才能做出更为高质量的农业机械产品。其次，了解CAD智能云计算平台用户参数，采用分布式方法进行上传。在数据挖掘中，有遗传算法、神经网络算法及 K算法等。智能设计就是运用大数据技术对产品进行优化设计，并对其进行改进。农业机械产品的实施基于CAD设计成果与机加工相结合产物，把产品设计应用到实践中。

5 结束语

综上所述，CAD绘图技术在农业机械设计中的应用还处在快速发展阶段。目前，CAD绘图技术已经被广泛地运用到农业机械设计中，大大提高了农业机械设计水平，减少农业机械产品开发和设计周期。CAD绘图技术是一种颠覆了传统设计的技术，从其使用程度可以较为客观地反映农业机械设计水平。因此，在日后农业机械设计中要充分利用CAD绘图技术优点，借助CAD技术，提高产品功能性，降低生产成本，助推农业机械设计的发展。