CAE技术在农业机械设计中的应用

河南瑞创通用机械制造有限公司，河南 开封 475000

CAE技术在农业机械设计领域具备一定的优势，结合农业生产管理的实际要求将CAE技术融入农业机械设计中，可以有效强化农业机械使用效率、农业机械生产效率，保证农业生产的稳定性。借助CAE技术创建管理模型，通过仿真技术来保障农业机械设计的质量，实现设计与指导的同步性。但是CAE技术在我国兴起的时间相对较短，在实际开展农业机械设计时，还应该结合农业机械设计的实际要求，明确设计的关键点，充分发挥出CAE技术优势，强化农业机械稳定性、高效性。

1 CAE技术内涵概述

CAE（Computer Aided Engineering）即计算机辅助工程，其主要应用内容是借助计算机辅助形式求解复杂的机械工程，结合被设计的机械程序，根据机械的客观使用需求，借助计算机技术手段对机械结构刚度、强度、屈曲稳定性、动力影响、热传导、三维多体接触、弹塑性等内容进行设计，得出科学合理的数据值分析方法[1]。20世纪末，CAE技术开始在工程、产品设计、机械设计中应用，在航空航天、机械设计、土木工程等领域中起到了重要作用。我国CAE技术的发展应用时间相对较晚，将CAE技术运用到相对烦琐的机械系统、工程结构中，真正为我国工程的精密化发展、机械自动化发展提供了强大的技术支撑。CAE技术在信息化科学技术中已经处于先进地位，科学计算和有限元理论处于核心位置，借助CAE技术可以将问题细化，切实为我国工程领域、航空航天、机械设计等领域带来新的发展动力。

2 CAE技术功能

CAE技术在实际运用的时候，主要借助计算机技术手段实施数据分析、仿真优化等功能。CAE技术具有较强的系统性，涵盖了计算机、设计学、力学、农业学、精密计算等领域的技术内容，具备多功能、精细化、细致化、科学化等特点[2]。在我国农业机械设计领域，农业机械正朝着自动化、信息化的方向发展，设计师在设计农业机械时，可以充分借助CAE技术手段对设计初稿和设计改进部分展开详细分析，借助几何模型对构成机械零件的具体参数实施精细化计算[3]。与此同时，提升系统数据分析功能，可以实现对机械设计的模拟运转，以此对干扰校验结果的因素进行分析，并且将机械系统的试验结果呈现出来，对产品的强度、震动、碰撞情况实施综合评价与系统分析。

3 我国CAE技术发展现状

当前我国信息化技术、科学技术的蓬勃发展，促使计算机辅助工程技术也在积极创新和发展。随着社会的发展，我国政府部门逐渐认识到计算机辅助工程技术的重要性，明确了计算机辅助工程技术对国民经济建设的重要意义。在“科教兴国、人才强国”社会发展战略下，将计算机辅助工程技术融入社会各个角落[4]。近年来，NASTRAN、ANSYS、ABAQUS、I-DEAS等大型通用有限元件分析软件相继引入我国，我国从事CAE技术领域的工作人员、科研专业日渐增多，促使CAE技术在社会各个领域推广应用获得了较为可观的成绩[5]。但是结合当前CAE技术在我国的应用情况，CAE技术总体与局部之间协调发展不足，很多行业、局部地区还并未涉及CAE技术。CAE技术还只被一部分具备经济实力的大型企业和部分大学科研机构应用，并未得到普及。

从我国农业机械领域来看，CAE技术应用水平与发达国家相比较低，主要原因是我国自主知识产权相对较少，自主科研的CAE技术软件不足，造成很多农业机械企业对CAE技术的认识和应用仍处于基础阶段，导致将CAE技术融入农业机械存在一定难度[6-7]。为此，CAE技术科研机构和实力水平较高的国企必须积极承担起CAE技术科研应用的责任，积极将CAE技术融入农业机械设计，切实强化CAE技术应用科研水平，全面提升农业机械产品设计与制造水平，大力强化农业机械产品的生产应用安全，从而促进我国农业健康、高效发展。

4 CAE技术及其在农业机械设计中的应用案例

结合农业机械设计的实际情况来看，要想使CAE技术与农业机械完美契合，就需要从现有方式进行详细分析，明确生产管理工作的实际要求，确保CAE技术在农业机械设计中的可行性。充分考虑农业生产与农业管理的需求，重点分析农业机械设计。明确农业机械设备种类，结合机械设备的实际需求，凸显CAE技术运用优势，有效促进农业机械设计水平提升。CAE技术对应用环境具备一定要求，为了实现农业机械信息化的整体发展，在开展农业机械设计时，应协调运用CAE、CAD、CAM等技术，从而强化农业机械设备设计的稳定性、可靠性。

CAE技术在农业机械设计中的实际应用案例较多，例如，某科研组织对某农业机械的曲轴进行了有限元分析[8]，并且在此基础上对曲轴实施改进设计。借助ANSYS前处理技术构建出了曲轴三维实体模型，在网格划分之下，将划分成的结果翻译成有限元计算需要的数据信息[9]。该科研组织机构对曲轴受拉、受压这两种情况进行了详细计算，明确了该曲轴的约束力。在此基础上借助ANSYS求解器，对已知应力、曲轴强度践行校验，其校验结果显示试验结果和实际结果相同，结合有限元分析计算结果，明确了该柴油机的曲轴各项参数，并且将原本柴油机曲轴材料由原来的QT800-2改变成QT700-2。经过不懈的验证和分析，不仅满足了农业实际生产高效运用，还在一定程度上避免了浪费资源，全面提升了农业机械的使用成本和经济效益。

5 CAE技术在农业机械设计中的应用策略

5.1 明确农业机械设计标准

CAE技术在实际应用的过程中，可以结合农业机械设计的实际要求，明确农业机械设计标准，从而在不同情况下发挥多重作用。在信息化社会中，CAE技术与农业机械设计相结合，不仅能强化农业机械企业的综合竞争力，还能促进农业机械设备的现代化发展，使CAE技术优化升级，形成良性闭环。为了真正展现出CAE技术在农业机械领域的功能，必须结合生产管理工作的实际情况，对CAE技术应用的各项环节进行辨别，借助不同类别的技术手段来调整CAE技术应用效率。在明确农业机械设计目标的基础上，立足农业机械的实际发展情况，规范各项农业机械技术设计要求，借助CAE技术促进农业生产管理升级转型[10]。

5.2 构建良好技术指导方法

在农业机械设计中融入CAE技术，可以降低农业机械设计难度。借助CAE技术可以实现对农业机械设计的高效引导，当前CAE软件中添加了机械专业功能，并且已经成为农业机械设计中的重要内容，可以有效实现个性化的农业机械设计管理。参照农业机械设计管理标准，完善各类仿真设计系统。CAE技术可以让农业机械设计各个阶段、各项设计标准清晰化，通过界面管理的形式，将农业机械设计与管理结合。了解农业机械设计的整体需求，真正对农业机械设备进行指导，从而简化烦琐复杂的农业机械设计程序，真正实现智能化设计要求。

5.3 强化动态模拟分析效率

从农业机械实践应用的层次来看，农业机械运转的过程中一般存在诸多问题，为了切实有效解决这些问题，技术人员一般会采取大量的试验分析方法。但是由于经费有限，可以借助CAE技术手段实施动态化的农业机械应用分析，进而解决农业机械在实际应用中存在的问题。例如，在联合收割机运行的过程中，共振现象会造成电子设备发生毁损，直接干扰联合收割机的高效实用，而借助CAE技术动态化模拟分析系统，可以优化不同结构尺寸的震动频率数据，最终促使系统频率与工作频率重合[11]。在动态化应用数据捕捉与分析的基础上，及时发现问题并解决问题，从而实现农业机械的高效运转。

6 结束语

总而言之，CAE技术在农业机械设计中的运用意义重大，不仅可以简化农业机械设计过程，还可以实现我国农业现代化发展。在实际开展CAE技术应用时，必须结合农业机械的设计要求，合理运用CAE技术方法，协助动态化模拟分析来优化农业机械应用效率，真正发挥出CAE技术的优势，从而促进我国农业信息化、现代化发展。