基于农业机械计算机辅助系统的研究

张 铭

（贵州师范大学，贵州 贵阳 550000）

计算机辅助系统是一项综合应用于农业生产的自动化技术，计算机辅助系统能突破传统农业生产所受环境、地理因素的制约，使农业机械品质和应用效率得到极大提高。同时，将计算机辅助系统应用于农业机械设计及制造中，可为优化生产设备设计提供有益参考，切实改善农业机械设计现状，提升农业机械的质量和生产效率。

1 农业机械计算机辅助系统的作用

一方面，利用计算机辅助系统可以有效地提高农业机械生产效率。在农业机械设计中，利用计算机辅助系统对产品进行精细设计，将零件形状、结构、数据和相关参数用3D立体图显示出来，使得农业机械设计工作更方便、更有效、更准确，避免出现制造误差[1]。另一方面，为保证农业机械产品规范与期望一致，通常需要对设计方案进行及时调整和修正，以保证其与实际规范的一致性。在农业机械产品设计领域，零部件更新换代速度较快，传统设计方法耗时、效率低，而采用计算机辅助系统后，可以通过调整工艺参数来实现零件形状、结构、尺寸的实时更新目标，从而更好地促进农业机械产品研发工作的顺利进行，缩短农业机械产品设计周期，提高农业机械生产效率。若发现有缺陷，则可利用计算机辅助系统对其进行检测，并加以改进[2]。

2 农业机械计算机辅助系统的应用现状

目前，计算机辅助系统已被广泛应用于各国农业机械领域，而我国在这一领域起步较晚，在农业机械推广中还存在许多问题，主要问题包括以下几点：一是一些农业机械设计单位对计算机辅助系统重视度不够[3]。在推广计算机辅助系统时，必须有足够的人员和设备，但中小型农业机械设计及制造企业由于资金、人才匮乏等原因，对计算机辅助系统理解程度不足，对计算机辅助系统的使用也不够深入。二是诸多企业仅将计算机辅助系统作为一种工具来使用，导致计算机辅助系统还处在起步阶段，未真正突出计算机辅助系统的作用。三是将计算机辅助系统用于农业机械设计中，目前还停留在二维层次，并未发展三维技术。目前，在农业机械中，二维技术应用较多，缺乏通用零件库，未应用计算机辅助系统产品图形文件，导致农业机械产品在整体开发过程中不能进行统一管理与配置，影响企业间数据交流，妨碍农业机械计算机辅助系统技术的顺利推广。例如，在农业机械生产中会大量使用插秧机，但现有插秧机数值并未精确化到株距中，极可能致使后期的生产效果不符合具体标准，计算机辅助系统应用在农业机械设计中的效果无法被完全显示出来，致使计算机辅助系统的强大性能大打折扣，影响农业机械的实际应用效能[4]。

3 农业机械计算机辅助系统应用实践

3.1 计算机辅助系统应用于犁体设计中

犁体设计主要是基于3D建模思维理念，应用计算机辅助系统建模更加直观，比传统手工绘制更为有效，三维建模技术在犁体设计中具有无可取代的优越性。例如，计算机辅助系统应用过程中，犁体图形直观，便于观察和修正数据，一般在主菜单控制下，即可对板曲线、翻土曲线等数据进行修正，直至满足预期要求，得到样板曲线、犁体曲线等工程图纸。同时，还可通过建立通用犁体的机械模型，更好地解决由于平面化设计而导致的不能进行整体规划和设计的问题，从而切实强化农业机械模型整体性。

3.2 计算机辅助系统应用于旋耕机设计中

旋耕机是一种用途十分广泛的农用机械，在进行机械结构设计时，必须保证其整体参数正确性。传统演算过程较为繁重，农业机械设计参数会被各种参量所限制，所以在设计时，必须借助计算机辅助系统进行复杂的计算。旋耕机参数设计时，在满足不同约束条件的前提下，利用专家系统和理论分析方法，对旋耕机最优幅宽、刀辊半径、刀辊转速、传动系统、悬挂系统参数及整体结构等进行研究。计算机辅助系统能不断地对有关的参数进行反复试验，直至达到最佳的模拟结果，从而保障农业机械设计的有效性[5]。

3.3 计算机辅助系统应用于联合收获机设计中

联合收获机是一种集收割、分离、清选为一体的综合大型农业机械，其作用十分广泛。同时，联合收获机结构极其复杂，拥有大量零件。所以，如果用传统人工方法进行设计，将会产生较大难度。将计算机辅助系统应用到联合收割机的设计中，将会获得更为优良的结果。为此，采用计算机辅助系统进行农业机械设计时，必须根据零件整体参数信息，进行相应设计和试验。在联合收割机整体设计中，除了要有数字和图像处理两大功能之外，还要考虑到在设计过程中遇到的关键问题，且不能单纯依靠人工去考虑和解决问题。计算机辅助系统功能是根据设计人员在设计过程中的思考模式而构建的，以典型产品和体验作为主要知识来源，通过模糊化方法对农业机械进行加工，将专家系统引入到联合收割机的整体设计中，从而解决当前计算机辅助系统在实际应用中存在的困难。

4 农业机械计算机辅助系统的应用策略

4.1 强化计算机辅助系统宣传工作

计算机辅助系统在提高农业机械设计质量和效率方面具有重大作用，企业要加大对计算机辅助系统的宣传力度，让更多的人了解计算机辅助系统的优越性。同时，企业还应定期对计算机辅助系统技术人员进行培训，培养一批精通软件、能解决实际问题的专业设计人才，并根据实际情况采用经济、实用的计算机辅助系统，以增加经济效益[6]。在应用计算机辅助系统设计农业机械时，要有正确观念，不要一味追求短期利润，更不可盲目地采用先进计算机辅助系统，而要根据实际情况，进行合理规划和布局。另外，为了使设计者更积极地研究与探索，还必须建立起相应奖励机制，从而更好地发挥计算机辅助系统在农业机械设计中的作用。

4.2 应用计算机辅助系统创新产品设计

在农业机械设计时，设计人员应注重产品实用性与创新性，使消费者在选购农业机械时能有更多参照。采用计算机辅助系统，在设计阶段，创意概念能更好地展示产品性能，分析农业机械在使用中的常见故障，减少农业机械失效概率及生产成本，保证农业机械销路。农业机械涉及众多生产企业，若要在激烈的市场竞争中取得优势，必须突出产品创新设计，包括数据采集、知识表达和组织、数据库开发与技术决策。同时，要强化产品协同设计，以适应市场经济需求，使之成为我国农业机械工业乃至整个机械工业的发展趋势。农业机械一直是我国农业的重要组成部分，将计算机辅助系统应用于农业机械设计中，可以使传统农业机械生产模式发生变化，对传统农业机械积极进行改造，从而促进新农业机械的发展，增强农业机械竞争能力。

4.3 重视应用虚拟现实技术

在信息技术飞速发展背景下，虚拟现实技术能使用户对农业机械设计全过程有更加全面的了解和体验，从而大大提高农业机械设计成功率。同时，将虚拟现实技术用于农业机械设计也具有一定意义。在大型农业机械设计中，由于结构复杂、设计过程复杂、设计周期较长，只有应用虚拟现实技术，才能更进一步了解产品原型及结构特性，使模拟产品性能时更为方便，设计人员在修改产品时更加便利，从而有效加快企业产品投入市场速度[7]。当前，世界上已有两种工程设计方法，一种是利用系统的产品模型来提高可视化程度，使使用者有一种身临其境的感觉。另一种是通过计算机辅助系统要求设计者在虚拟的环境中积极地参与到设计中，但目前国内研究还处在起步阶段，并未完全成熟，无法保障其在农业机械中的应用效果。

4.4 优化计算机辅助系统配套设备

随着计算机技术飞速发展，计算机辅助系统的发展被提上了议事日程，并被列为国家重大技术攻关课题。但是，由于计算机技术的发展相对滞后，许多地方的配套设备并不完善，计算机辅助系统在农业机械设计中的应用比较滞后。计算机辅助系统在多年发展中取得了长足进步，在同一领域，软件公司开发了许多不同的计算机辅助系统，绘制效率和分析计算能力存在很大差异。一些通用性强、应用范围广的计算机辅助系统，往往要兼顾各个领域的具体要求，工作效率低下。此外，在完善计算机辅助系统装备后，也要加强技术培训，让更多优质技术人才加入到创新应用计算机辅助系统的过程中，逐渐形成计算机辅助系统交互图形管理模式，大大提高工作效率[8]。

4.5 合理设计与运用DirectX典型技术

DirectX典型技术是一种常用的计算机辅助技术，DirectX典型技术功能是将整个系统联系起来，可优化系统运行界面并增强画面清晰度。DirectX典型技术是一种在简单的硬件环境下迅速运行的技术，可以降低整个硬件复杂性。同时，也是使用户能直接使用的关键工具[9]。DirectX典型技术直接与计算机硬件结构兼容，省去复杂代码编码，整个软件设计效率得到极大提升。此外，将DirectX典型技术应用于CAD软件，能使虚拟零件的质量得到满足，进一步增强模拟效果。DirectX的典型技术本身包含特殊编辑工具，能独立、稳定地工作，使得农业机械设计人员能在任何角度上实时地修正和改进三维模型，提高农业机械设计精准度。

4.6 开发设计及应用XML技术

XML技术是计算机技术辅助系统中最简单的一种技术，将XML技术用于农业机械产品开发中，并将XML技术的优点充分发挥出来，增强XML在农业生产中自身的独立性，则可切实发挥XML作用。XML被广泛地运用到计算机的基本技术中，XML连接技术在转换时即可完成数据存储工作，这也是XML技术向多格式数据转化的重要原因。XML技术是一种显示语言，能准确地描述数据结构及组织，提升计算机系统组件的系统性能[10]。

现阶段，为实现农业机械化全面升级和推进目标，在农业机械产品设计与制造工程中，应抛弃传统农业机械设计思想，以满足现代农业机械发展需求。因此，在农业机械设计中，必须对农业机械进行全面集成，而农业机械计算机辅助系统可从设计体系中提取出准确的数据，从而使农业现代化装备的性能不断提高，实现农业机械化及现代化发展。农业机械计算机辅助系统应用时，涉及的理论基础是独立设计软件、虚拟装配系统和动态分析功能。如果农业机械计算机辅助系统设计性能满足兼容处理环节要求，农业机械计算机辅助系统应用效果将进一步提高。同时，在农业机械计算机辅助系统中，应满足现代设计审美要求，在设备接口设计上要满足用户使用要求。接口设计尽可能地简单，简洁界面更能满足使用者需求，并且可以简化操作，使使用者能更快地调整设备界面。简化使用者操作性能，全面提高模型化软件的文档输入效率，快速输入文档能实现对农业机械零件组装过程的性能要求，使虚拟安装过程能够分析农业机械零件。

5 小结

综上所述，随着农业现代化的不断推进，计算机辅助系统在推动农业机械化进程中占有举足轻重的地位。当前，计算机辅助系统已成为农业信息化进程中的重要环节，是推进农业现代化发展的必然趋势。为此，在后期设计农业机械时，要全面发挥计算机辅助系统的作用，从而创新农业机械产品，完善农业机械配套设备，改善农业机械应用现状，做好铺垫，保障农业机械在投入使用过程中的效率更高，促进现代农业长远发展。