机械设计方法与农机设计

扶菁林

【摘 要】随着技术的发展，许多新的成果开始引进，并且实现优化设计，特别是信息技术革命极大地促进设计领域的发展，一系列软件出现就是最佳的证明。其中包括：CAD，ANSYS，ADAMS，VB，VC。它们各具特色，在应用程序中起着不同的作用。最常用的就是CAD软件，它对于软件产业的发展影响最大，传统的设计方法不能和现代的设计相比，并在内存，传输，存储，调用方面上都很方便。ADAMS软件不仅集合虚拟制造，试验和测试功能，还可以通过优化参数的方式实现二次开发[1]，VB和VC软件具有很强的运动学和动力学的理论，可以将目标优化做到可视。优化是现代设计的主要技术。现代设计方法，极大地促进了生产的发展，反过来，每个设计师为了掌握设计方法，就一定要运用各种软件工具。

【关键词】机械设计方法；农机设计；设计平台

航空，航天，汽车，军工行业在使用现代设计上是最先进的。代表着其发展的先驱，当然新技术也是其中一方面。这对于农业机械产业来说，是处于很落后的阶段，在一般情况下，在上个世纪从3-5年的周期缩短了1至3年。上世纪80年代后期，中国开始引进。现在的CAD技术已延伸到高校，科研院所和企业。

随着应用和推广的不断深化，提高CAD技术的可能性也越来越大，其功能更加强大，而现在如果不将CAD软件技术使用到机械设计中，几乎是令人难以置信。

其他方面的技术也是有着很多的利用的。基于我国的国情，先进的设计方法和软件的首要基地是教研机构，教育机构，再者就是研究单位，由此再渐渐的扩展到企业方面。这样的发展过程是很符合我国的教育模式的。但现代设计不局限于个别学科，在全国使用的系统优化设计技术的过程中，我们要建立强大的理论体系，优化模型，使用适当的优化方法，优化设计软件基础，是一个非常艰难的系统工程[2]。例如，应用到通用航空飞机，其介质是空气，其物理性质的变化相对较小，而农业机械处理在于各种材料，其物理性能的方法上都有很大的不同，理论研究和优化有其特殊的性质，不同的理论和方法，是不能相互复制的。现代设计方法，包括优化的系统，应用程序创建一个设计平台就变得很有必要。

1.平台建立的基本内容

1.1创新的方法的特性

农机创新有着一定的特殊性，当然也有其普遍性。首先是农机部门创新的实际要求，新的机构可以完成传统的机构没有办法完成的任务。制度创新的技术要求由两部分组成：发现机制的实施方案，以实现寻找创新元素和创新方法。两者都非常重要，但部分的项目在不同的情况下难度相对有所不同：有些人觉得很难。

1.2理论研究是现状

理论研究上的优化设计，它是虚拟测试和测试软件的基础。优化的理论也是参数优化的主要目的，是设计的核心内容。理论研究的理论分析或实验回归演绎的数学模型上，目标函数上以及软件设计上。理论的研究成果，是现代设计平台的一个重要组成部分。

1.3优化设计软件的思路

市场上的设计师提供各种软件工具，功能更强大，应用的规模很大，但这是研究人员必须掌握的。对于使用的软件的掌握不是主要依赖于课堂教学，但技术和实践指导的过程中就必须会涉及到软件技术的使用。在一般情况下，教师需要研究课题，学生在完成研究工作时，无论是低年级还是高年级的学生，这都会在软件里体现出来。虽然市场对软件具有强大的导向功能，完成是一个过程，但对于其试验和测试，但没有二次开发，设计的核心难以设计到参数优化。没有确切的参数优化，其实就是虚拟制造，试验和测试没有任何意义，这项工作的目的是检查精度的参数优化程度。但是在农业方面，多参数，强耦合，模糊，线性复杂的多目标优化是一个非常困难的任务，传统的优化方法难以完成。

2.平台建立的必要性和重要性

2.1农业机械建立的负面不利的因素

季节时效性太强：农业机械设计的成功与否关键在于田间的试验情况，但是我们面对的实际问题就是，这样的持续过程要是太长的话，这就失去实际的意义了，因为一旦在试验的过程中出现问题的话，我们就要等到下一个季节，这就对于需要不断试验的设计来说是很不利的。

环境不利因素：这主要体现在两个方面，其一工作环境的恶劣，土壤，水分，气候等都会有实际的影响；其二，种子方面，不同的种子，其效果也是不同的。

成本问题：农业机械的设计需要我们尽量的控制成本。

竞争环境：近年来，外国公司有在中国的工厂，他们有一个强大的技术和资金实力，国内产品的竞争力主要是为了适应中国的农产品的需求和成本，与国外产品竞争是很明显的。

2.2现代设计的好处

核心的现代设计方法，参数优化，虚拟制造，测试其优势表现在以下三个方面：

首先，缩短周期：农业机械的研究和设计工作主要在室内通过电脑和银行测试的季节性农业研究解决的问题。原型的现场性能测试的研究结果，分配单成功，从而大大缩短了开发周期。其次，就是成本：原型开发的最大的投资基金之一，因为原型的高成功率，强大的研发成本降低。最后就是精度高：采用先进的优化方法，精度高，设计和开发接近目标计算机的理想值。

3.现代设计方法的基本内容

现代设计方法的核心是优化参数，笔者提出了一种新的优化方法，被称为“参数指南”的优化方法。在该方法中，目标函数的计算，例如每次需要改变通过迭代的方法去操作，理想值的参数，其目标函数值计算与理想值之间的差异小于预定的一系列的小的值的。每个系列的理想和目标，是一个理想的目标范围，而不是唯一的值。严格意义上来说，得到的不是最优参数解，所谓的“二八”，有无限数量的参数，以满足每个得到优化的参数值相似，但不完全相同的目标和要求，以动力学目标优化的需要解决的问题来看，作者提出了一个复杂的优化的方法，也就是应用”参数指南“的优化方法，目标动态优化参数，”限制前沿，为了动力学条件作为优化目标，动态优化，运动学得到满足的目标，但目标和要求的动力学参数来实现值。现代的设计， 第一步是程序，包括研究，分析，最后确定来确定程序。计划，以确定要以小心的心态来对待。大多数的新的研究领域都有涉及。研究方案往往不讲究想到解决的办法，也没有工作团队，起码要做的，结果确实南辕北辙，花了很多时间和金钱，最后从头开始。下一步其次是理论分析，理论解释模型，回归分析或实验研究模型。在这样的基础上，上述目标函数，该函数是有能力的参数进行优化，一个重要的步骤，也为“参数列表”的起点位置。优化的工作在VB平台的设计软件，优化参数，虚拟制造，试验和测试功能的软件就成了关键的一环。所有的程序优化参数，在优化参数的效率和准确性的最重要的一步是整个设计水平的体现。由此可见，现代设计方法比传统的方法，整个过程增添了不少新的内容，保留了传统的设计过程中的小部分，并开发原型的现场试验两个传统的步骤，机械设计图纸CAD软件的自动生成。虽然增加的许多新的工作，但极大地提高了设计的成功率，并缩短了设计周期，这才是最关键的一点。

4.现代设计的软件界面

优化方法“参数指南”BB建平台软件界面。软件平台采用的接口功能在不同的虚拟页面的顶部体现出来，可见度函数VB，该接口是在优化过程中，就实现了最重要的数据的目的。显示重（下转第313页）（上接第80页）要的数据接口链接的目标函数，一些合适的材料是小，从上到下。在每个目标矩形块的水平线，红色矩形块形成接近理想的目标红色，黑色矩形块的黑线，指示我们的目标是为实现目标的基本要求更长的黑线从进一步的值。左上角的接口是主要的优化参数，每个参数的优化工艺参数部分所示，参数，右边是一个积极的步骤和负步按钮。软件是易于使用的，理想值之前输入的优化目标，开始优化计算出的目标的目标函数的值。每个比较理想值的参数必须改变。如果参数是一个积极的步骤，步进按钮闪烁时，是负步长步按钮闪烁。请点击按钮闪烁操作员等于一个正或负的变化，参数的步进完成。重复，直到所有的按钮停止闪烁时，所有的红色条带的目标，最终的优化过程，优化的参数值参数。自动优化软件操作容易，但要启动的优化过程中，操作人员无需做任何人机对话，最终优化，界面显示优化结果。

5.小结

现代设计软件包括两种类型：商业和本土的各种软件优化，虚拟测试和测试软件。作曲软件有许多理论和实验做研究，市场上销售的各种强大的软件，你可以做一个虚拟制造，测试和测试。如果优化参数，你需要做的就是二次开发。

【参考文献】

[1]谢里阳.现代机械设计方法，2010-7-1.

[2]王树才，邓在京，文友先.我国农业机械CAD的发展思路[J].农业机械学报，2004，（01）.