引论：我们为您整理了13篇农业机械的设计范文，供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源，期望它们能够激发您的创作灵感，让您的文章更具深度。
篇1
1.1功能原理
农机服务于农艺，是先进农业技术（生态农业、生物农业、有机农业）应用的载体。依照机械原理进行设计，满足现代农业的技术要求，并充分考虑农业的区域性、多样形、不确定性等因素，实现精确地定位、定时、定量作业，因而需要设计各类农具以满足不同农艺功能性的使用要求[2-3]。
1.2结构原理
农业机械作业环境差，劳动强度大，必须对所设计的各零部件进行功能、强度、效率和效益分析，评估和核定在满足功能和强度要求下合理配置和使用原材料及辅助材料，必须进行功能成本分析，优化使用零部件、标准件、外购件。
（1）针对农机种类多，规格不一，尽可能地采用标准化、系列化设计，并前瞻性地预测农艺的发展趋势，以减少农业机械开发和研制费用，提高农业机械使用效率。
（2）在研发新型农机时，要考虑整机或零部件的通用性，减少重复设计，以提高零部件的互换性和维修能力，增加报废农机的可回收利用价值，节约物资资源。
（3）优化各种铰接机构和各种移动副，减少复杂运动并使之操作简单、运动灵活。
（4）要充分考虑人机工程理念，减少复杂动作，尽可能减少农机手的劳动强度。
1.3技术原理
要正确处理技术要求与成本控制之间的矛盾，主要表现在选材、制造精度、标准件选用上。农业机械报废期限短，技术要求过高，势必加大成本，增加农业生产的投入，必须根据农艺要求，合理制订技术标准。
1.4工艺原理
对零部件的加工工艺性进行分析，即在满足使用条件下，向机加工的可能性和经济性靠拢，向机加工的效率靠拢，能不加工的就少加工；能粗加工的就不精加工；能简单加工的就不要复杂加工；能用小型设备的就不用大型设备；能快速加工的就要考虑提高效率。熟知机加工工艺的流程、工序、瓶颈、效率和经济性，掌握一般冷加工、热加工的工艺流程和工时成本，根据精度要求确定工艺工序，优化工艺[4]。
1.5外观及成本原理
农业机械外观要求布局合理、结构紧凑、强度分配科学、外表光洁，分析在使用过程中各种不确定因素，评估强度余量和安全系数，及各零部件是否有过剩功能等。
设计中成本控制是一个综合参数，它主要体现在设计理念（如何制作成型）、用料（金属材料和非金属材料）和加工工艺等，具体反映到设计、用料、工艺、加工等各个环节，综合反映了设计者的知识面和设计能力。
2农业机械设计中的材料使用
设计者应熟练掌握和使用各种金属材料和非金属材料，金属材料包括板材（线材和管材）、型材、浇注成型材、初级加工材（如金属筛网）等，要了解它们的物理性质、可加工性质（主要是可焊性、可折性等），对零件进行选型选材，并进行强度和力学分析。对非金属材料，应了解其物理性质（弹性、耐磨性、耐疲劳性、可粘合性等）、化学性质，还要考虑可加工性和经济性。
3农业机械设计中扩大标准件、通用件的适用范围
农业机械使用的链接、铰接以及各种移动副要求尽量灵活、操作简便，尽量选用标准件、通用件，尽量在市场上定做，自己加工受到批量、专业等限制，且制作成本高，加工周期长，质量不易保证。
一般采用设计图纸，即通过主视图、俯视图、左视图，再辅以剖视图、局部视图（局部剖视、局部放大等）等操作来达到对农业机械进行完整描述的目的。此过程中应注意以下几个方面的问题：一是要在主视图上最大限度地反映机械零件，不仅要考虑机械零件最复杂、最直观的一面，而且要考虑机械零件的自然状态和平行对称位置；二是要注意所有零部件的对应关系是唯一的；三是要注意明确定位基准，要以中心线、对称线为基准标注；或以重要加工面、重要参考面为基准来进行标注；四是所有的零部件（标准件除外）都应该出图，把零部件的基本尺寸、加工尺寸、基准精度等完整的表达清楚，可以在一张图纸上面做出若干相关的零件图，这样便于集中，不易出错，利于考虑工序编排，容易查出错误，提高生产效率[5-6]。
5农业机械设计中的逆向设计
主设计师（创意人员）要有丰富的设计经验、工艺经验、农机加工经验、农艺经验和实际操作经验，要熟悉客户要求并借鉴以往的经验，可以像主创意建筑师那样，先做创意设计，把概念提出来，进行模拟排放，据此设计样架，随时修正，改进方案，然后做概念图（效果图），再进行设计制图，并把人机工程提高到重要地位上来，这是现代工业对设计师提出的更高要求。
6参考文献
[1] 毛凌华，李瑶，卢明，等.中国农业机械化的现状与发展[J].江西农业学报，2009，21（7）：204-206.
[2] 蓝胜.基于仿生设计在农业机械设计中的应用[J].建材与装饰：上旬，2011（2）：3-4.
[3] 张金果.人机界面设计在农业机械中的应用认识[J].科技资讯，2011（1）：68.
篇2
1仿生设计在农业机械设计中应用的意义
所谓仿生设计是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴学科，是建立在技术系统上，通过对生物系统某些原理的实验性模拟、构造，从而设计出一种新的设计思维方法［1］。农业机械设计就是研究与农业机械相关的设备，农业机械设计与我国农业的发展息息相关。对于农业而言，机械设备是实现农业现代化发展的保障，而机械设备作为一种产品，在现代社会里，人们对机械设备不仅注重功能性，同时也注重设备的整体造型的美观性。而农业机械设计中应用仿生学，通过生物仿造，对农业机械进行模拟，可以对农业机械的功能进行优化，同时，通过仿生设计，还可以赋予农业机械新的生命象征，通过各种素材的搭配，可以设计出符合多功能性、符合人与自然和谐发展的农业机械产品。
2仿生设计在农业机械设计中的应用
2．1外观上的仿生设计
对于农业机械而言，机械外观合理与否直接影响到机械的使用性能。就当前农业机械来看，主要是集中在产品的使用性能上，而忽略了产品的外观形象设计，以至于设计出来的产品缺乏亲和力，人们在使用的过程中也比较机械，没有很好的感觉体验。而仿生设计的应用可以改善农业机械的使用功能，同时也能使得农业机械的外观更加美观、形象，使得人们使用的过程中倍感亲切。在农业机械设计的过程中，应用仿生设计，将农业机械通过仿生技术进行模拟构造，一方面可以对农业机械的使用性能进行测试，另一方面可以对农业机械的外观进行优化，以达到人们审美标准的需要。
2．2功能上的仿生设计
随着社会的快速发展，人们会逐渐发现其他生物的一些功能远远比人类要强，从而促使着人们去对这些生物的功能进行研究。而仿生设计在对自然生物体，包括动物、植物、微生物、人类等所具有的典型的仿生物形态的认知基础上，寻求对产品的突破和创新。而仿生设计的核心就是仿生技术，通过仿生技术，设计人员在进行农业机械设计时，可以将生物界中的某些独特功能应用到农业机械中去，从而改善农业机械功能，满足农业作业各方面的需求［2］。
2．3材料上的仿生设计
在农业机械设计中，不仅可以对农业机械的外观和功能进行仿生，同时还可以对农业机械的材料进行仿生［3］。农业机械材料的选用直接关系到了农业机械的使用寿命。只有质量合格的产品才能被人们认可。在仿生设计中，可以通过观察生物的结构和构造来更好地设计相应的机械。对于生物结构而言，有的生物结构非常精巧，这种精彩特质与材料直接相关，在农业机械设计时，设计人员选用生物材料来进行设计，从而更好地满足实际需求。如土壤动物的脱土原理，在进行仿生设计时，设计人员就可以将这种材料应用于犁体中，从而减少农业机械在使用过程中黏土，进而提高农业作业效率。
2．4机械控制性能的仿生设计
随着计算机基础的发展，农业生产自动化已成为现代农业发展的主要方向，而要实现农业的自动化生产，农业机械就必须实现智能化控制。通过仿生设计，可以实现对农业机械更加人性化和智能化的控制，通过智能化控制，可以有效地实现农业生产的均匀化作业和精准化操作［4］。
3结语
现代社会，农业机械化作业已是大势所趋，加大农业机械设计对推动农业的发展有着重大意义。仿生设计在农业机械设计领域中得到了广泛的应用，仿生原理和仿生技术的出现为农业机械设计提供了多样性的选择，对农业机械设计的发展有着积极的作用。仿生设计不仅可以改善农业机械的功能，同时还能改善农业机械的外观，实现农业机械的智能化控制，从而更好地满足人们的需要。
作者:谢勇中 单位:邵阳学院
参考文献:
［1］王波，高丽霞．仿生设计在农业机械设计中的应用［J］．农机化研究，2012(11):30－32．
篇3
由于现今农业机械的设计水平相对落后，所以数字化设计技术必然在农业机械的设计过程中有更广阔的应用前景。比如，可以将虚拟技术运用于农业机械设计中、数字化设计技术与农业机械设计协同设计以及在农业机械的设计中注重增强创新意识，下面将对这些数字化设计技术在农业机械设计中的运用前景进行详述。
2.1将虚拟技术运用于农业机械设计中
虚拟技术是利用计算机技术来生成产品的三维图像设计，通过虚拟技术可以使设计人员更加清楚地了解产品的形状，另外虚拟技术可以对机械运动进行仿真模拟，即可以模拟所设计的产品的功能，这样就便于设计人员对产品进行改进，更大程度上保障了产品设计的可行性。通过虚拟技术还能够加快产品设计的速度，完善产品的质量。
2.2数字化设计技术与农业机械设计协同设计制造
在农业机械的制造过程中运用数字化设计技术能够最大程度提升产品的可靠性，降低产品设计过程中的成本费用和设计时间。利用这一技术能够使设计方案得到较快地更改，避免不够完善的计划造成生产成本浪费。
2.3农业机械数字化设计过程中更加注重创新设计
现今的农业机械种类和样式差异不大，没有较大的改良，所生产的农业机械不能完全满足农民的需要，而且作用较单一，如果能够对农业机械进行创新设计，那么将会使农业产品的种类更加完善，并且能够更大限度的提高农业生产率。数字化设计技术可以较快捷、可靠地帮助研发人员设计出不同的农业机械，这将是未来农业机械的设计的必然发展方向。
篇4
农业作为我国基础性产业，在当前社会和经济发展过程中发挥着非常重要的作用。近年来我国农业机械化速度不断加快，这就对农业机械环保节能提出了更高的要求。通过全面重视现代农业机械设计的环保节能，才能更好地提高我国农业在国际上的竞争力，为农业机械的快速发展奠定良好的基础。
1 我国农业机械化的发展
我国是一个农业大国，农业作为基础产业对国民经济发展具有非常重要的意义。相较于发达国家，我国农业发展水平普遍落后，这就需要我国农业要加快发展农业设施，充分地利用先进设备进行农业生产，提高农业机械化水平。通过在农村全面普及农业机械化农具，提高农业用具机械化水平，这对推动我国农业机械化的发展必然起到重要的推动作用。在当前现代农业发展过程中，由于科学技术的进步，使农业装备有了较大改善，农业机械化发展有了技术上的保障。近年来我国农业发展过程中，充分的与工业、旅游业实现了结合，农产品已不单纯的用于满足温饱，开始向工业化及观赏化的方向发展。而且在机械化农业设备的辅助下，农作物的生产过程机械化水平不断提升。随着农业机械化的研发和推广力度的不断加快，我国农业机械化发展过程中也充分的吸收和借鉴国外的成功经验和先进技术，这对推动现代化农业的发展具有非常重要的意义。发达国家已全面实现了农业机械化，我国在这方面还较为滞后，农业机械化的普及还具有较多的困难，这就需要在当前农业机械发展过程中，要加快观念的转变，全面强化农业机械化建设，并充分的利用环保节能理念来设计农业机械，更好的推动农业的健康、持续发展。
2 农业机械节能环保设计的意义
一直以来我国农业机械设计采用的都是传统的方法，不仅存在着资源和能源消耗大的问题，而且还会对环境带来较大的污染。随着当前农业现代化水平的不断提升，农业机械也加快了发展的步伐，开始向多功能、低消耗及高质量的方向发展。特别是我国每年有大量的农机产品报废，可以将部分完好的零部件进行分类回收，这不仅有利于p轻农机产品生命周期末端的压力，而且有效的降低了污染的程度。可以说通过农业机械节能环保设计，打造出高质量的农机产品，这对带动农业行业的快速发展具有非常重要的意义，而且有利于提高我国农机产品的市场竞争力，进一步扩大出口，为我国农业机械行业的健康发展打下坚实的基础。
3 农业机械节能环保设计趋势
3.1 农业机械的清洁性
当前农业生产中常用的机械多采用内燃机作为动力，由于内燃机需要消耗石油，而且机械运行中存在噪声及废气污染，这不仅会对农产品的品质带来不利影响，而且还会对环境带来一定破坏。因此在农业机械节能环保设计过程中，尽可能的选择电力为农业机械的动力源，同时还要加快太阳能、氢气及天然气等发动机的研发工作，实现发动机的环保设计。当前对于采取汽油和柴油的农业机械，需要对其发动机进行环保化学设计优化，通过采取有效的措施来减少运行过程中对石油能源的消耗，有效的降低废气和热能的排放，避免漏油污染的发生，可以采用有源器声控制系统来对发动机噪声进行有效控制，降低噪声所带来的污染。
3.2 产品的可回收性设计
在农业机械设计初期，需要对设计的零件要考虑回收的可能性，并对回收价值、回收处理方法及回收处理结构等问题进行深入思考。通过对农业机械中一些常用零件进行回收与再利用，能够实现材料资源的有效利用，有效的降低对环境的污染，实现了产品的可回收性设计。
3.3 产品的可拆卸性设计
设计人员要使所设计的结构易于拆卸与维护。在设计阶段，可采用模块化设计方法，即对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析，在此基础上划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同产品，满足不同需求。这样既可以很好地解决产品品种规格、产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾，又可为产品的快速更新换代缩短设计周期，降低成本，有利于回收和重用，以达到节约资源和能源、保护环境的目的。
3.4 环保产品的成本分析
在农业机械设计初期，由于环保节能设计理念的运用，因此需要充分对产品的回收和再利用等性能进行深入考虑，这就需要在环保产品成本分析时要将污染物处理成本、产品拆卸及重复利用成本等考虑进去，确保产品成本分析的准确性。
3.5 材料选择
在农业机械环保节能设计过程中，需要选择环保材料费，这类材料不仅能够回收再利用，而且对环境所带来的影响也较小。在环保设计阶段通过合理的选择材料，有利于开发设计决策的科学性。在具体选择材料时，尽可能选择不存在有害物质及稀缺性的材料，有效的减少材料费的种类，并对所选择材料费进行分类管理，材料费使用过程中废弃和边角料要做好回收利用工作。通过合理选择环保材料费，能够有效地降低产品所对环境带来的负面影响。在当前农业机械环保节能设计工作中，在进行材料选择时，需要重点确定材料的要求、选择原则、影响因素、开发与应用及回收利用等方面，从而实现农业机械真正意义上的环保节能设计。
4 农业机械环保节能设计的前景展望
当前社会经济发展速度较快，这也使能源紧缺问题越来越突出，在这种情况下，为了更好的满足社会和经济可持续发展的需求，在农业机械设计中运用环保节能设计已成为必然的趋势，而且有利于促进农业技术的快速发展。在当前农业机械设计过程中，可以将环保节能作为设计的核心，有效的提高农业产品的生产质量，进一步对传统的农业机械设计中存在的弊端进行规避，加快农业机械设计的创新。同时还要出台相关政策来鼓励农业机械中环保节能设计理念的应用，更好的促进农业技术水平的全面提升，加快推动我国农业经济的健康、有序发展。
当前社会发展过程中对能源消耗量不断增加，这也使节能和环保成为当前经济发展的核心内容，因此在农业机械设计中需要提供节能环保理念，并将其全面落实到农业机械设计的每一个环节，有效的提高农业机械的生态效率和经济效益，为农业生产现代化进程的实现打下坚实的基础。
5 结束语
保护环保是人类生存和发展的重要保障，因此当前节能环保已成为社会的发展的重点问题。在农业机械设计过程中也需要充分的将环保和节能理念贯穿其中，并落实到设计的每一个环节，有效的解决传统农业机械对环境所带来的不利影响，更好地促进农业生产的发展，为农业经济的健康、持续发展奠定良好的基础。
参考文献
篇5
生物在自身进化及自然选择的长期作用下，通过亿万年的洗礼，形成了独特的生命结构和功能，这为人类解决工程技术问题提供了大量的设计原型和许多创造性的设计方法，是人类技术创新取之不尽的灵感源泉。仿生学是将通过观察、分析、研究掌握的自然界生物所具有的各种特殊本领，并模拟、移植到各工程技术领域中去，为促进人类社会进步发展所用。仿生学的理念帮助工程师们打破思维的局限，为工程设计提供新的概念、思路和方法。
2.农业机械设计中的仿生理念
农业机械的发明和发展与大自然有着密不可分的联系，人类自觉不自觉地利用了仿生学的理念。众多农业机械的造型比如开沟器、铧式犁、拨苗机械手等都可以在自然界找到原型。在农业机械结构中可认为农业机械由整体和细部构造组成。基于仿生学宏观和微观的分类，仿生理念在农业机械设计中也分为宏观设计和微观设计，并可体现在整体和局部设计两方面。宏观和微观两者的统一，即综合仿生设计，见图1[1]。
宏观仿生设计主要是形态结构的仿生。无论整体造型还是局部构造的选择，自然界的优化结构都可为设计者们提供更多新的思路。微观仿生设计方面主要是功能机理的仿生。生物界中自适应自调控的功能正是农业机械自动控制的天然蓝本。无论宏观或微观仿生，还是综合仿生的实现，都是农业机械从非生命体向类生命体的重要转变。最终，这些仿生理念的应用将会使农业机械更具备生命特征。
2.1宏观仿生与农业机械设计
自然界中动植物的种群数目繁多、形态各异，通过亿万年的洗礼，不但结构形式愈加趋于合理，适应周围环境，而且在外形意象表达上也趋于美观。这为人类解决工程技术问题提供了大量的设计原型和许多创造性的设计方法。
2.1.1抽象形态仿生与农业机械造型设计
抽象形态是从自然物原形出发，通过概括、抽象，从整体上反映事物独特的本质特征。形式的简化性和特征的概括性，正好吻合现代工业产品对外观形态的简洁性，几何性以及产品的语意性的要求，因此，它大量的应用于现代产品设计。
现代汽车造型设计中经常用抽象到形态仿生，奔驰的SECcoupe、雷诺的Twingo以及浑圆的马自达121看上去都具备某种动物的神态，道奇的Viper“亦如一条准备给你致命一击的毒蛇”，而平尼法尼亚设计的法拉利275GTB貌似鳌鱼[2]。福特Chia Focus的前进气口像大猩猩的鼻子。例如美的电饭YH164小猪电饭堡，以形态仿生为亮点，模仿成抽象的小猪摸样。这款外观设计别具一格，充满情趣。
抽象仿生形态作用于人时，产生的“心理”形态需要生活经验的积累，经过联想和想象才能浮现在脑海中。因此，农业机械设计师要有丰富的生活经验，充分地释放想象力，为人类创造更加精美的农业机械产品。
2.1.2结构仿生与农业机械创新设计
随着仿生学的深入开展，人们不但从外形、功能去模仿生物，而且从生物奇特的结构中也得到不少启发。结构仿生是通过研究生物整体或部分的构造组织方式发现其中与产品的潜在相似性进而对其模仿，以创造新的形象或解决新的问题。产品设计领域的结构仿生，往往从模拟生物外形开始，模拟生物外形所具有的功能如模仿鱼外形设计潜艇，模仿鸟类进行飞行器设计。
华南农业大学工程技术学院的邵耀坚[4]，利用仿生学原理设计了水稻工厂化育秧拨苗机械手，用以解决拔秧、抛植的有序栽植问题。吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室研制的仿生非光滑犁铧的铧式犁（以下简称仿生犁），与作为对照的普通犁铧的铧式犁（以下简称普通犁）在犁耕作业中测试的数据为依据发现：（1）仿生犁体的技术生产率、耗油量、劳动消耗和犁体成本4项定量化指标，比普通犁均有不同程度的改善、提高。这主要是由于其减小了犁耕作业比阻；（2）仿生犁体具有明显的改善碎土及覆盖效果，改善了作业质量，并间接降低了整地、平地的难度及动力消耗，提高了经济效益；（3）通过对2种犁犁耕作业经济效益的综合评价分析得出：仿生犁犁耕作业的综合经济效益是普通犁的1.62倍[3]。
土方工程中所用工具的材料一般都是亲水性金属材料，理论与试验都已证明，对这类亲水材料可采用宏观非光滑表面仿生设计方法进行改形以达到减粘降阻的目的。丛茜[4]等设计的仿生鳞片形非光滑推土板在进行土壤切削试验时不发生粘附，与光滑推土板相比，可平均降低推土阻力约15%。
农业机械设计师也要积极的关注仿生发明中精巧的结构，并且巧妙地应用这些结构，结合市场的需求创造出人们需求的农业机械产品。同时农业机械设计师也要细心的观察自然，提炼自然的精妙，提出更多的构想，为科学家的探索提供更多的思路，从而创造更有价值的仿生成果，为人类创造更加精美更加丰富的农业机械产品。
2.1.3意向仿生与农业机械美学设计
意象形态仿生是仿生设计高级阶段，关键是找到原型和对象之间存在的特定的联系，把有关自然物的属性，运用比喻、象征等手法，用来体现产品的特质。意象形态的仿生是设计师（对自然）的感悟，并将这种感悟通过产品阐释出来，从而达到物我交融的境界，关键是通过产品和自然物的类比，找出自然物与产品之间的内在关系。如果这种关系取舍恰当，就会使设计形神兼备，更好的体现产品的特质。
仿生设计是一种自然美学理念的回归，赋予农业机械形态以生命的象征是当今人类对精神追求所达到的共识。现代农业机械设计中，农业机械设计师对农业机械独一性所显示出的巨大热情，同样可以被用于蓬勃发展的现代农业机械设计领域。造型选择都可以借鉴自然美学意象，如山峦的起伏，水流的婉转。一种农业机械的成功不仅仅取决于它力学的合理性和材料的利用率，还应该具备着文化性、社会性甚至情感性。农业机械工程师不仅仅是一个计算者，也应该是充满人文情怀的艺术家。
2.2微观仿生与农业机械设计优化
如果自然界中繁多结构可以给概念设计以启迪，那动植物其内部功能和机理也是结构设计的源泉。对于农业机械设计而言，在各种荷载的作用下安全性和耐久性是结构的首要因素。
2.2.1材料仿生与新功能农业机械设计
自然界是天然的材料库，而且善于将不同的材料结合在一起。当今仿生材料科学的发展，为农业机械工程领域开创了新的天地。自然永远是人类的灵感之源，她巧妙地运用有限的构筑板块如蛋白质、多糖和脱氧核糖核酸（ DNA） 等，组建成非常复杂的系统。自然界的所有过程均为循环过程，其每次循环通常过程缓慢，消耗极小能量，但由此所生成的天然材料，不仅在纳米尺度上结构可控，而且在宏观上表现出完美的功能。自然正是这样将有限的构筑板块组装成具有阶层结构的细胞、组织、器官。受此启发，人类期望从仿生角度构思和设计智能材料。
最新科学研究指出，生物体都是由少数很简单的物质构成的，诸如糖、蛋白质和水之类。生物体的不同部分，从柔韧的皮肤到坚硬的骨骼，性能如此多样，关键在于从原子排列成分子，及从分子组合成纤维，晶体等半成品，在结构上的千差万别，就是由于结构的奇巧精致，形成了各种优越奇特的性能。
了解生物体构造的这些奥秘，最直接的目的就是研制新型的“仿生材料”。研究人员模仿鲍鱼壳的微观结构，将铝分子充满在碳化硼分子之间，己初步研制成功新型的陶瓷材料，除了既坚硬又柔软以外，还可以感测并适应周围环境的变化，如果飞机机翼材料具有这种性能，那么遭到损害时能够感知并自行修复。具有和生物机体相同弹性的材料，伸缩自如，能成功地用来制作人工动脉。
农业机械设计师也要积极的关注仿生发明中奇特的材料，并且巧妙地应用这些材料，结合市场的需求创造出人们需求的新功能农业机械产品。
2.2.2功能仿生与农业机械优化设计
植物和动物在几百万年的自然进化中，不仅完全适应自然，而且其进化程度接近完美。人们发现，动植物的某些方面的功能，实际上远远超越了人类自身在此方面的科技成果。功能仿生主要研究自然界中生物体的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代或新产品的开发。换句话可以说，更多的功能仿生则是根据生物系统某些优异的特点来捕捉设计灵感的，通过技术上的模拟，使其具有更优越的性能的产品。满足了人对功利与实用的双重需求。
例如科学家根据蜻蜒的飞行原理研制成功了直升飞机；根据加重的翅痣蜻蜒在高速飞行时安然无恙，人们仿效其在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动的棘手问题；又如根据蛙眼原理，科学家利用电子技术制成了雷达系统，能准确快速地识别目标；再如模仿狗鼻子的嗅觉功能，人类造出了电子鼻可以检测出极其微量的有毒气体等等诸多令人惊叹的创造。
希望农业机械设计师也能从自然界找到更多的灵感，通过模仿生物某方面的特殊功能对农业机械进行优化设计，改善农业机械的效能。
2.2.3神经系统仿生与类生命农业机械设计
生物在不断变化的环境中生存，必须适应外部环境的变化。人和动物神经系统的作用就是调节各个器官和各个系统的活动使之协调一致，相互配合以形成一个整体。自适应和自调节是类生命农业机械的第一步，农业机械在每天的工作过程中，都会遇到各种荷载的组合，比如温度和工作荷载、震动和工作荷载等。现代农业机械也逐渐具备了神经和控制等系统对结构进行内外环境的调节。
当今农业机械智能监控系统的发展已经让许多农业机械具备了处理系统，并拥有了一定的自处理能力、记忆力、处理信息的能力。不可否认的是最成功的系统应该具备的特点是预知性 （Prescience），就是知道下一步将发生什么。
未来农业机械也许能够自行处理突发事件或特殊荷载，甚至自组装和自修复。这应该也是未来智能农业机械结构的发展方向，而实现它单靠农业机械工程师自己己经远远不够。计算机科学、控制论、信息工程、自动化等领域的发展使农业机械设计理念得以实现和完善。随着计算机的问世和桥梁分析软件的研发，有限单元法成了开启复杂结构分析的钥匙。
3.总结
在宏观仿生方面，自然教给农业机械工程师的是对肉眼可见的农业机械外部形态和结构的塑造。微观仿生方面，内部世界、分子层面的系统与功能所提供给桥梁结构新的跨越方式。最终，宏观与微观仿生的结合将会使农业机械结构更具适应性、可持续性，甚至生命性。
自然是位出色的老师， 蕴涵着无穷无尽的奥秘供人类学习。几乎找不到一门科学不受到大自然的启示。现在，从无意识的沿用到有意识运用仿生理念，取大自然之精华而舍其糟粕，将会推动农业机械设计迈入新的阶段。
参考文献：
[1]胡楠，戴公连.仿生理念在桥梁设计中的应用[J].世界桥梁，2009，（3）：65-69.
篇6
2基于CAD技术的农业机械设计软件的形成
2.1软件工具
我们经常会使用3DMAX、Solidworks、Pro/E等软件来进行建模，这些软件一般具有很强的零件装配以及运动模拟功能，能够轻松地构建出模具机构的三维动画效果图。在实际软件设计中不管采用哪种软件来建模，都需要考虑到后期动画制作的软件接口问题。在计算机软件的程序接口方面，包括图形程序接口统称为API，结合目前软件图形技术的特点，本软件选择发展迅速、功能齐全、操作方便的DirectX来作为软件设计图像技术平台。农业机械计算机辅助设计系统开发工具主要有程序语言和对已有的应用软件进行二次开发这两种方式。我们在实际操作中，由于使用程序语言比较灵活，成本控制较为简单，选择范围较大，故而本软件采用可视化程序语言VB来实施。在机构数据方面采用XNL技术，避免解析文件格式带来的麻烦，为下一步工作提供便利。
2.2软件结构
依据软件设计的目标、内容，可以确定出软件结构流程。从CAD图纸到3DMAX建模再到中间的数据分析和校核，形成一个有效的软件流程。另外还要包括3D组件完备的农业机械设计计算机辅助系统。
2.3软件制作
在“部件”场景使用方面可以采用树控件方式实现，可以在控件内直接选择各部门的内容，在控件右上方进行图形显示，在控件下方进行各个参数的修改，对于3D图形现实以及动画都能够采用Di-rect3D技术来实现，对于文件系统采用XML文件来实现，这样使得软件实际性能发挥较好。此外，考虑到计算机辅助系统的特征，可以针对各个部件进行参数直接输入设定。首先，在3D图形显示窗口可以采用点击的方式选择部件，当出现子部件时可以根据各个子部件虚拟出一个可以在导航窗口中选择并进行参数设置的基本部件;其次，为了实现软件组件化和简便化，提高软件的可操作性和反复使用，在软件中3D部分设计一个通用的基于Direct3D的3D控件。再者，使用随想表达式计算类库来进行动态公式的解析使用。随想表达式计算控件能够帮助用户程序构建出解算效能的DLL系列组件，从而提高程序的可伸展性。目前随想表达式计算类库支持将近120种函数以及单行表达式计算和自定义变量表达式分部计算的功能，还具有较强的自动检测和修改错误的能力。最后，软件系统可以采用DOM技术来对XML文档进行解析和操作，DOM技术能将XML文档继续南行结构信息的树形构建，将文档的顶端看作跟点，构成元素看作节点，每一个节点都存在可以交互的对象，DOM能找到每一个节点元素对应的属性关系和存储内容，将一个XML文档快速转换成程序中的一个对象集合，从而实施任意操作。同时，也可以对于DOM树下的XML文档采用XPath进行识别和匹配，然后在对文档的结构和内容进行访问与更新。
3基于CAD技术的农业机械设计软件的优点
3.1虚拟组装
在原始二维AutoCAD上进行三维建模需要进行DXF文件格式得转化，然后输入到3DMAX中。农业机械系统运动部件的运动方式可以利用运动方程进行设定，比如齿轮部件可以通过在“运动轨迹定义”后输入轴旋转的运动方程来进行转动速度的调整。
3.2动画实现
Direct3D可以采用直接截取动画和关键帧动画两种方式来提供高质量的动画。实现直接截取动画需要创建相应的移动回调函数，并进行相应的计算来实现对动画的有效截取。关键帧动画功能在IDi-rect3DRM3接口中可以找到，通过应用程序代码创建动画对象，然后设置旋转、定位以及缩放键来控制动画对象。
3.3动画仿真
在对软件结构中得每一个组件和部件完成设置后便可以进入仿真页面。通过仿真页面的输出窗口可以观察到整个机械的运动情况，可以随意的调整观察角度从而分析机械的运动情况。同时在仿真页面的数据显示栏目，能够随时选定部件数据的动态输入，从而做到对部件运动的及时监控和分析。
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在农业生产中，农机设备广泛应用其中，较之传统人工生产作业方式，农业生产效率和效益显著提升，相应的促使农业机械化发展受到了社会广泛的关注和重视。农业机械发展中，政策支持力度逐渐提升，农业生产机制也在不断完善，农机补贴和信贷支持政策不断完善，在一定程度上推动了我国农业机械生产作业进程，大大提升了农业机械化水平。农业未来发展的主流趋势是机械化，新时期的农业化生产成为一门新时期的朝阳产业。我国农业机械化水平不断增长，但是相较于发达国家而言还存在较大的差距，未来发展前景较为广阔，相信在很长一段时间内，我国的农机工业将处于一个黄金发展阶段[1]。但是需要注意的是，尽管当前政府对于农业机械发展重视程度较高，但是扶持力度还有待进一步提升，为了可以有效促进农业机械产业发展，创造新的经济增长点，针对其中存在的问题有针对性予以完善，加强农业机械管理和维护保养工作，确保农业机械可以安全稳定运行，为农业经济发展做出更大的贡献。
2农机维护保养技术
2.1零部件的安装
农业机械是由多个零部件共同组装而成的，不同的零部件在安装要求和规范上都有一定的不同，同时也都影响着机械设备能否正常运转。在这些零部件中，有的零件在外观上没有显著的差别，导致安装过程中容易出现混淆的问题，一旦没有正确安装就会造成零部件损坏，甚至导致农机发生严重故障无法运转[2]。一般情况下发动机活塞、风扇叶片、喷油泵柱塞、传动轴万向节是农业机械设备中较容易出现问题的部件，所以在安装中需要提高重视，保证安装的正确性。
2.2更换油
在油更换中容易忽略清洗油道这项工作。经过一段时间的使用后农机油会出现大量的杂质，虽然彻底更换油仍然会有部分杂质留在油底壳和油道中。有的维修人员没有清洗油道直接注入新的油，这导致零部件表面杂质没有清洗干净，造成农机构建磨损，无法真正达到作用，造成农机运转存在安全隐患。同时，农机经过大修完试运转后会有很多杂质，这些杂质容易导致机械设备出现烧瓦、抱轴等问题，所以需要在更换油中彻底清洗[3]。
2.3活塞安装时的明火加温方式
在安装活塞过程中，如果采用明火加热容易造成活塞受热出现变形的问题。通常活塞厚度比较薄，只有鞘座部位略厚，明火加热容易导致不同部位热胀冷缩程度不同，加上活塞有着较大的热膨胀系数，因此明火加热容易导致活塞出现形变，在自然冷却过程中破坏金属组织，将活塞使用寿命缩短。
3农业机械设备维护管理
3.1创新农业机械设备维护方法
应当坚持秉承创新的理念，在农机设备维护管理中不断引入新的方法和技术，与时俱进，不断研发新技术。通过不断的实践提高机械设备维护管理方法，从而延长农业机械设备使用寿命，提高维护管理工作效率，推动农机设备维修行业的进步。农机使用单位应当制定农机设备维护制度，定期开展设备维护管理工作，在维护过程中积极引入先进的离你那，提升设备使用以及维护的工作效率和效果。
3.2完善农机管理制度
在农业日常管理中，农机管理制度是重要的工作内容之一，对于农业生产、农机的管理维护都有着重要意义，所以需要不断完善相关制度。在制定和完善农机管理制度中需要重点从以下这两方面入手：①责任问责制度，主要是要明确规定各个部门、人员的工作责任，采用责任到人的制度能够激发员工工作的热情，提高其工作责任心，一旦出现问题可追究到人，激励每个员工切实提高对自身工作的重视；②日常管理制度，此制度主要是制定相应的维修管理和日常维护工作内容，从而保证农业机械管理的有效性，在日常工作中充分融入先进的维修和管理技术，推动机械管理方法的创新。通过完善相关制度能够为机械设备管理指引方向，能够提高农业机械设备管理的有效性。
4结束语
国家相关部门、机械生产管理单位以及机械使用者需要共同努力，实现农业机械的合理挂管理，提升农业机械的使用价值。
参考文献：
[1]荀峰,陈娟,孔令平.设备管理原理在农业机械管理中的应用探究[J].中国林业产业,2016(3):196-197.
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1.1含义。农业机械设计需要结合使用方向来进行，优化功能组成，这样在使用阶段可以降级故障发生几率，农业生产任务也能够高效完成。数字化设计理念在农机产业中虽然应用实践较短，但却取得了很好的成果，所设计的机械结构更能够满足使用需求，基于计算机设备完成的设计任务，可以节省数据分析运算所用时间。借助计算机中的功能软件，能够轻松的完成图纸绘制工作，并通过系统模拟来观察运行期间的设备稳定性，最终得到的产品生产方案更安全可行。
1.2特点。数字化技术是科技发生的成果，农机生产行业正在向自动化控制方向发展，要求设计环节科学高效，必然会应用到数字化技术。分析技术应用特点可以了解到，在设计时间上有明显的节约，可以同时完成多项任务，包括数据的录入与运算，帮助提高产品设计效率。数字化技术还能够结合使用需求对设计方案做出优化，并通过计算机软件来完成设备的运行模拟，这样所确定的最终方案更安全可靠，有效的降低来生产成本。传统设计方法中，需要同时得出多种设计方案，增大了工作任务的难度，这一点在数字化技术中得到来解决。
2当今数字化设计技术研究的热点
2.1计算机辅助概念设计（CACD）。新型技术的应用离不开计算机设备，农机设计过程中会涉及到大量的图纸绘制，计算机绘图软件可以完成这一任务，在工作任务开展期间，技术人员将所得到的参数输入到计算机中，选择相应的功能，便能够将机械图形展现在其中。目前管理图纸绘制的软件也正在完善，功能也有明显的增多，为农业机械设计提供来便捷性。
2.2知识工程（KBE）。知识工程在数字化设计技术中的应用愈来愈广泛。现代设计之所以不同于传统的设计，是由于市场、竞争和技术进步形势的变化，它比过去任何时候都更加依赖于对新知识的获取，而不是依赖经验。过去的一二十年间，在人工智能和知识工程等领域发展起来的基于框架、规划、模型、本体等多种知识建模技术，主要是为实现计算机对知识的智能推理，提高计算机智能服务的。对于新知识的获取，通常有以下几个来源：已有知识；市场信息；数字仿真或虚拟现实；物理模型试验；样机试验；已有产品运行表现。
2.3虚拟原型（VP）。虚拟原型技术，近年来作为数字化设计的一个重要的分支，得到了人们的普遍关注。虚拟原型技术是在CAX（如CAD、CAM、CAE等）/DFX（如DFA、DFM、DFS等）等技术基础上发展而来，它将信息技术、先进制造技术和先进仿真技术等应用于复杂系统全生命周期，并进行综合管理，从系统的层面来分析复杂系统，支持“由上至下”的复杂系统开发模式。虚拟原型是根据产品设计信息或产品概念产生的在功能、行为和感观特性等方面和物理原型尽可能相似的可仿真的计算机模型。虚拟原型技术经过近十年的发展，已经可以部分替代物理原型，在产品设计中得到了广泛的应用。
3农业机械数字化设计技术的发展趋势
农业机械属于制造业的范畴，门类广、种类多，市场需求潜力巨大，据统计，目前我国农业机械产品拥有14大类、95小类，3000多种产品。尽管我国能生产的农业装备品种很多，但产品技术水平、产品结构与发达国家还存在相当差距。在构型设计方面除了利用计算机辅助设计加速产品开发的同时，基于知识工程，利用计算机仿真对产品性能进行预测以优化产品结构也得到了人们的关注。在农业机械产品概念设计方面的研究也有学者开始涉及。今后数字化设计技术在农业机械中的发展趋势，应注重以下几点。
3.1突出产品创新设计。设计过程中应当突出产品的使用功能以及创新性，消费者在购买机械设备时拥有更多的参考。应用数字化技术后，设计阶段创新理念可以更好的展现，结合农机设备使用阶段容易发生的故障问题来进行，将故障发生几率降至最低，这样才能够降低农业生产的成本投入，确保设备具有消费市场。农机设计生产企业有很多，只有突出设计阶段的创新性，才能偶在激烈的市场竞争中占据有利位置。可以明确，产品创新设计涉及到数据开采、知识发现及其重用技术、知识的表达与组织、知识数据库的开发、基于知识的决策技术等。
3.2重视虚拟现实技术。虚拟现实技术的出现，给产品设计带来了一场新的革命，它集3D图形、声音等多媒体为一身，让设计者/用户身临其境的感受产品的设计过程，体验其性能，从而提高设计的成功率。该技术在农业机械设计及制造中非常重要。对于结构复杂、设计困难、设计周期长的大型农业机械的设计，采用虚拟现实技术，既便于模拟产品的某些性能，又便于设计人员对产品的修改，更便于用户针对产品的原型了解产品的结构和性能等，提出反馈意见，加快了产品投入市场的速度。目前国外已提出了两种基于VR的工程设计方法，一种是增强可视化，它利用现有的CAD系统产生模型，然后将模型输入到VR环境中，用户充分利用各种增强效果设备如头盔显示器等产生临境感。另一种是VR-CAD系统，设计者直接在虚拟环境中参与设计。国内相关的研究才刚起步，尤其是VR在工程上的应用方面还缺乏一套较为完善的理论和方法。
3.3强调产品协同设计。农业机械制造企业面临着新的商业环境，如产品定制需求的增多；跨部门甚至跨企业共同协作进行产品设计与制造等，因此，产品设计制造的协同是现代企业适应全球经济的重要手段，也是我国发展农业机械行业乃至整个机械行业所需要瞄准的方向。据估计，发达国家制造企业在新产品的开发过程中往往有40%~70%的工作是与其他企业和合作伙伴共同完成的。如何从浩瀚的产品资源中选择合适的为己所用，这就提出了在已有知识库中的搜索算法实现问题。PTC公司的Web服务器上保存了众多世界领先的零件供应商的百余万个零件，且每月增加几万个新的零件。尽管象PTC公司这样将所有资源都纳入自己的服务器的做法在搜索算法实现上较为容易，但在我国目前采用是不现实的，并且从长远看也不是方向。一个可行的办法就是由供应商在自己的服务器上提供零件的资源信息，这样采用什么特征及其参数引导在众多的供应商之间搜索，以及如何实现客户端各种异构的应用系统与服务器各种异构数据库之间信息的传递就成为研究的方向。农业机械在农业经济和农业的发展中始终处于十分重要的地位，将数字化设计技术引入农业机械行业是改变传统农业机械生产方式，用新技术改造传统农业，支持新兴农业技术，提高农业竞争力的重要手段。
参考文献
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二、农业机械管理任务的确定
农业机械管理的目的。按照我国相关规定、设备管理标准、经济与管理方针、法律法规等内容，对农业机械化设备管理当中要始终做到规范、合理、科学，实现对设备的细心养护、科学检查、合理整改、更新等，使设备始终维持稳定的运行状态，延长设备的使用寿命、减少后期维修。农业机械管理的任务。农业机械设备管理要严格按照国家的相关规定、法律法规执行。结合农业生产的地区环境、特征，做好对农业机械的科学、合理规划与管理，针对本地区的需求，最好对设备的市场调研与分析，实现各个指标的平衡，科学合理的对机械设备进行配置、修理、改造等；按照“技术规范、经济合理”这一原则[2]，不断对当地的农业机械设备进行优化与改良，积极研发与组装先进的农业机械化设备，争取以较低的维护费用延长设备的使用寿命，确保设备能够最大限度的满足农业生产要求。
三、当前农业机械管理工作中存在的问题
1生产与使用不匹配
随着生产竞争的加剧，农业生产当中的机械设备生产要求不断增多，不仅要考虑到设备的使用质量、使用寿命，更要考虑到设备使用当中的适用性，要确保设备使用满足农业生产，但是，很多生产企业优先考虑的都是制造成本与收益，对质量与使用功能上考虑的不多。
2销售服务质量不高
很多时候，机械设备在购买过后会出现一些质量问题或者是运行故障，售后服务工作就显得尤为重要。但是，大部分农机售后服务工作仅停留在表面，很多都是采取直接服务的模式，服务人员往往身兼多职，还会安排三包服务人员负责售后服务，受一些因素的影响，这种售后方式并不能满足农户需要，服务单一、模式老旧、服务不及时等严重制约了售后服务工作的开展[3]。
3监管环节薄弱
农机市场的监管不良，导致市场销售混乱，不合乎规范的行为屡禁不止；相关部门市场监管力度不足，相关法规法律贯彻力度不强。
四、措施
1专管与群管相互结合
按照上级部门的规定，在农业机械管理上要组建起一支专业强、经验丰富的管理团队，确立专项管理系统。在管理团队中，要有一位领导的统一带领与部署。重视一线技术人员的参与，提高实际操作水平，使管理团队中的人员增强对农机设备性能、功能、运行状态的认识，加强对机械设备的维护与保养，将这些工作视为自己的职责。此外，要调动起一线生产人员、维修人员的工作积极性，提高机械管理的热情度，组织技术人员深入到基层农户，对农户的机械设备进行检修与维护，指导并帮助农户正确使用机械设备；定期开展培训工作，多途径、多形式的完善农业机械设备管理体系[4]。
2实现技术管理与经济管理的结合
首先，机械设备的管理要重视技术性与经济性的结合，使用先进的技术使设备管理更为经济合理。因为设备管理当中最为重要的就是全过程监督与优化，尤其重视度设备运行过程中的管理，只有设备稳定运行才能实现农业生产的持续进行。要从设备的设计、试验、生产、配置、使用、维修、改造上做好全过程技术管理；而经济管理则是指农业机械设备投资、成本、维修费用支出、核算等，是对资金改造过程的经济效益的管理与分析。技术与经济相结合是很重要的内容，只有两者结合起来才能最大限度的延长设备使用寿命，使经济效益与社会效益得以获得。
3注重农业机械管理与生产的结合
在农业装备当中，机械装备是必不可少的，对机械设备的管理效果将对农业生产带来直接影响，关系到农户的收益。为此，要按照实际情况，将机械设备管理工作的目标、工作内容确定下来，切实做好设备维护、养护、修理等工作，实现设备供应、使用上的及时[5]。
4将制造、设计与使用结合起来
一般，由设备或者是制造部门负责机械产品的设计与制造，而使用过程的维护与管理则由农户负责，也可以由其他部门负责管理与监督。只有这些部门与生产农户之间加强联系，切实做好信息沟通才能使设备管理得以优化。设计制造单位不能只看重成本，同时也要将机械设备的稳定性、耐用性、安全性作为加强的内容，而农户则要针对生产当中存在的问题及时反馈、及时汇报，使问题得到及时解决，使自身权益得以保障，这样才能使农业机械的稳定性增强，延长使用寿命[6]。最后，要做好思想政治引导工作，使其将物质奖励相结合。管理人员要不断增强自己的思想政治水品，不断更新观念，多与生产厂家、农户进行沟通，对了解各方需求，结合具体问题开展管理工作，减少管理工作的盲从，提高管理水平。
结束语
随着现代化农业生产技术的提高，农业机械设备生产与制造也进入到了一个新的使其，在设备稳定性与安全性上也在大大增强，极大的促进了农业生产。并且机械设备使用也将关系到农户自身利益与设计、制造厂家的利益。由此，不断针对农业机械设备当中存在的问题做好管理与优化显得至关重要。本文对农业机械设备管理发展历程进行了介绍，回顾了过去我国农业机械设备管理工作的内容与进步过程，并结合设备管理存在的问题从技术、经济、设计、制造等方面提出了几点管理对策，体现了农业设备管理的重要性。
参考文献
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[2]田援利，张洪芹，徐纯杰等.借力黄蓝经济战略机遇推进黄河三角洲农机化又好又快发展——访东营市农业机械管理办公室主任王武军[J].山东农机化，2011，(6):16-17.
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[4]李瑞达.建立健全工作机制深入贯彻《河北省农业机械管理条例》[J].河北农机，2012(5):8-9.
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虚拟样机技术是指通过使用计算机技术，在没有建造物理样机的时候建立数字化的机械模型系统，并使用仿真分析方式，将该系统模型在实际运作中的特性以图形的形式显示出来，从而寻找出最佳的机械设计方案。将其应用到农业机械设计中，有利于提高机械设计的效率。
1 虚拟样机技术在农业机械设计上应用的意义
传统的农业机械设计中往往需要经历多个步骤，如再试验、设计的改进、田间的试验、试制样机等。而设计师在设计的时候更多的是以自己的设计经验进行设计，具体的设计参数也通常靠经验来确定，这样设计出来的产品对提高其质量起到了严重的阻碍作用。而且我国的农作物和农业用地的地形也具有多样性的特点，以及对机械的要求也具有差异性，所以研制的农业机械也应当具有针对性，结合作物的实际需求进行设计。而在试制的时候由于受季节和气候等因素的影响，将会造成设计周期的延长。随着社会的进步，传统的设计难以满足新时期的需求，在虚拟样机技术应用到农业机械设计中之后，不但能够模拟农业机械的功能、结构，还能够及时发现设计阶段出现的样机缺陷，然后做出相应的改进，有效地在设计之初完善机械设计方案。另外，虚拟样机技术还实现了同步进行设计工作和完善工作的目标，对优化设计方案、做出前瞻性的决策发挥了重要作用。另外，还有利于节约机械原材料，促进机械设计成本的降低[1]。
2 虚拟样机技术在农业机械设计上的具体应用
虚拟样机技术在农业机械设计中的应用主要是利用ADAMS仿真方法，或是其他软件结合ADAMS进行仿真分析农业机械，以此来提高农业机械设计的质量和效率。
2.1 ADAMS在农业机械设计中的应用
这种方法主要是将虚拟样机的模型建立在ADAMS中，然后再仿真分析样机的功能等。其优势在于可以无缝连接数据，但也存在较弱的建模功能的不足之处。较为复杂的、大型的模型很难建立起来。例如在设计农用运输车的时候，基于原有的多体动力学模型，使用ADAMS仿真分析其平顺性，对完善其性能发挥了重要作用；在建造稻麦联合收割机模型的时候使用ADAMS中的仿真软件，优化了该模型的结构；在使用ADAMS仿真建立收割机结构的模型时，还仿真设计了割刀的运动，仿真之后得出的结果也比较合理，仿真设计的准确性较高，对机械设计具有极大的帮助[2]。
2.2 结构分析软件结合ADAMS在农业机械设计中的应用
由于ADAMS的结构分析能力相对较弱，而且刚体是ADAMS主要的分析对象。因此，为了有效地分析柔性体，在仿真的时候就需要结合相关的结构分析软件。如ANSYS有限元分析软件结合ADAMS，建立了水稻钵苗模型、水稻移栽机模型，比较物理试验的结果与仿真结果，验证模型的可行性，从而设计出质量更优的产品；这2个软件结合还仿真建立了耕整机的样机模型，并在实际测量具体的尺寸之后，研究耕整机的实际震动原理，从而根据其性能设计符合农业实际需求的耕整机；另外使用ADAMS与ANSYS结合建模，还需要分析具体的作物特性，如基于了解了甘蔗的物理性能之后，先使用ANSYS将其数字模型建立起来，然后在虚拟样机ADAMS引入数字模型，构建工作对象甘蔗与虚拟样机之间的联系，使收获机作用于甘蔗，并对机器的具体工作过程进行精确的描述[3]。
2.3 控制系统分析软件结合ADAMS在农业机械设计中的应用
现代机械设计的主要发展方向是结合控制系统与机械系统，能够促进机械结构自身复杂性的降低，利用结合的控制系统可实现以往不能完成的复杂运动。同时还能促进结构运动，增强可靠性、精度。如在研究弹性轴轴承系统的时候使用Mat lab结合ADAMS的方法，仿真分析其受到径向正弦载荷作用之后，所呈现出的动力学的具体特征；在研究马铃薯联合收获机的特性时，可以先仿真收获机输送臂的液压模块、机械模型，仿真的时候主要使用的是ADAMS，然后在Simulink中构件其控制模型，最终结合Mat lab与ADAMS集成仿真系统的模型。在分析系统模型之后，就可以实现仿真分析输送臂工作原理的目的。
3 结语
总之，通过对虚拟样机技术在农业机械设计中的应用的研究，可以了解目前农业机械设计存在的不足，将虚拟样机技术广泛应用到农业机械设计中可以有效解决其不足，还能够满足现代化农业机械设计的需求，从而提高机械设计的质量，促进农业机械的发展。
4 参考文献
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1.对虚拟样机的认识
1.1虚拟样机的概念
在机械产品研发的过程中，机械设计是至关重要的一个环节，是进行机械生产的前提和基础，并且决定了机械性能的高低。科学技术不断发展的过程中，各种试验方法也随之得到迅速的发展，新兴的学科、技术不断地涌现出来，各学科之间开始进行交叉、融合。而虚拟样机技术就是在这种技术背景下发展起来的试验手段。虚拟样机技术也可以称之为机械系统动态仿真技术，它是指机械设计师在计算机上设计出样机模型，然后针对模型作出各种动态性能的分析，将传统的实物样机试验利用数字形式取而代之，然后针对性能欠缺的地方作出改进，对设计方案作进一步优化，最终设计出性能优良的机械产品。
1.2虚拟样机的优势
和传统的物理样机设计方法相比，虚拟样机技术具有明显的优越性，其具体表现在以下几个方面：①就虚拟样机技术的本质而言，其属于模拟仿真技术的范畴，因此与多体运动学、动力学建模理论及技术实现等多个领域均有密切的相关性，是一项以先进的建模技术、信息管理技术、仿真技术以及虚拟现实技术和交互式用户界面介绍为基础的综合性应用技术。②虚拟样机具备智能性的特点，因此可以实现人机交互，严格说来它是起到辅助设计的作用，而非由计算机对产品设计做出程式化的分析。③尽管虚拟样机是虚拟的，但是在功能方面和物理样机的作用并没有太大差别，它在特定的范围内和物理样机的功能是相似的，因此利用该技术进行检测的真实度具备可信性。④虚拟样机技术通过相关的分析软件，与机械设计的知识相结合，对虚拟模型进行分析就可以对产品的性能作出预测，为产品的进一步优化提供可靠依据。
2.虚拟样机技术在农业机械中应用现状特点
2.1农机企业发展存在滞后性虚拟样机技术
依托计算机技术而存在和发展，因此我国的农机设计行业计算机技术应用相对于其他如航空和汽车等设计制造业有一定的滞后性，原因有以下几点：由于行业的资金实力不够，农业机械类院校发展重视不够，学习农业机械专业的积极性不高，导致农业机械专业院校投入不足、发展缓慢，因而高技术农机设计开发人才规模小，农机企业的销售方式单一，销售量及利润低，技术人员待遇低，导致企业壮大困难，缺少足够的资金投入研发，引进、留住人才困难。农机企业上市较少，目前一拖股份，吉峰农机等十余家上市公司，很多农机企业还是作坊式企业，科研和先进制造技术运用较少。因此制约了虚拟样机技术的应用和推广实践。
2.2在农业机械装备中的应用
在高校研究机构中逐渐形成团队化，对农业机械装备的研究成果转化步伐加快。如中国农业大学，华南农业大学，广西大学，分别在不同的应用方向取得了显著的效果，华南农业大学首次把虚拟样机技术应用到机械手的研究中，并相继开展机械手在水稻抛秧机和水果采摘机器人等方面的应用，实现了整体设计方案的优化：广西大学对甘蔗收获机整机及关键部件的虚拟样机模型进行了一系列连续深入的研究后，建立了基于产品数据管理（PDM）的甘蔗收获机可视化虚拟设计平台，涉及整个产品生命周期的描述、控制和管理，基于虚拟样机技术的农业机械装备正逐渐从对虚拟样机模型的理论研究指导物理样机试制阶段发展到产品化生产阶段，并取得了一定的经济效益。
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Key words： GU virtual design technology；agricultural machinery；application
中D分类号：S220.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）21-0193-02
0 引言
UG虚拟设计技术是一门高科技新兴技术，以被各大领域所应用。其在农业机械领域方面的应用也将不断地的深入，必将引领农业机械生产制造领域的变革。
1 UG虚拟设计技术的定义及特点
UG是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化得造型和验证手段，UG针对用户的虚拟产品设计和工艺要求的需要，提供了实践验证的解决方案，UG是用户指南和普遍语法的的英文缩写。这是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计和计算机辅助制造）的系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的构建，它诞生之初主要基于工作站，它随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的发展，它已成为模具行业三维设计的一个主流。UG始发与1969年，它是基于C语言开发实现的。UG是一个在二维和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏激分方程的软件工具。
1.1 UG虚拟设计技术定义
UG虚拟设计技术是汇集了计算机图像技术、多媒体技术、智能接口技术、传感技术、语音处理技术、音响技术、网络技术、图像识别处理技术，实时高度并行的计算技术、人工智能、人机工程学，人的心里及行为研究的众多的关键技术，是这些技高度的融合与集成，UG虚拟设计技术是指以高度仿真的方式给客户展示了实体变化和相互作用的三维界面，使客户有身临其境的感觉，并直接参与和仿真对象在模拟环境的作用和变化，有一种真实的感觉。高度仿真、身临其境、交互作用是其主要特点。UG虚拟设计技术其特征是：①UG虚拟设计技术是一种基于计算机图形学的实时动态、多观点的三维设计技术，这种技术所构建的三维环境可以现实的世界真实的再现，也可以模拟超越现实的虚构世界。②设计者可以通过视、听、触的人体感官，直接以人的思维方式和自然技能与所设计的环境交互。③在设计操作的过程中，人是作为实时数据源的主体融入到虚拟的环境中，而不只是设计端的参与者。
1.2 UG虚拟设计技术的特点
首先UG虚拟设计技术是动态环境的建模技术，UG虚拟设计技术的核心内容是虚拟环境的构建，应用动态环境建模技术能有效的获取实际环境下的三维数据，利用三维数据就构建虚拟环境模型。其次就是UG虚拟设计技术是实时的三维设计技术，当前，三维成像技术已经比较成熟，关键是如何能够满足时需实用的要求，为了达到这个要求图形的刷新率要不低于于16帧/S，最好要高于31帧/S。再提高刷新率的同时要保证不降低图形的复杂程度和质量。要在虚拟设计的真实感图形中，完成图像生成的硬件体系结构，当然用于加速的各种有效技术是重中之重。再次就是立体显示和传感技术，UG虚拟设计技术依赖与传感技术和立体显示的发展，而立体显示技术又包含人的感官生理原理以及涉及计算机的如何生成技术，当今的硬件系统（单目镜、头盔显示器和可移动的视觉显示器）有待进一步的发展。光学显示部分还有待改进，其还存在许多局限性。传感器技术的可重复性、精确性、安全性和可靠性等技术问题需要有待提升，不同性能的传感器性能有待提高。再次就是UG虚拟设计应用系统的开发工具，UG虚拟设计技术最终要面向应用，利用平台的优势可缩短与应用结合的时间。因此，就应大力研发UG虚拟技术的开发工具。当前，常用的UG虚拟设计技术系统开发工具Super8cape公司VRT，作为一个可视化的平台，它有着较高网络处理和交互能力，Scnse的WTK本身是C函数系统，它可提供合成虚拟的一个应用开发环境，3MudtiGen的MuMGen的软件是具有交互式的建模系统，3MudtiGen-PoIadign的Vega使用简单，可用于听觉仿真和实时视觉。利用API可成交互式三维应用和实时可视仿真，利用VTree可生成视觉仿真和实时场景生成。总之UG虚拟设计技术的系统是众多系统的集成，其包含了很多的信息模型，必须根据设计方式合理安排组合。集成技术涵盖了数据的相互转换、数据的管理模型、模式识别、模型的标定、信息的同步与合成等技术。
2 UG虚拟设计技术在农业机械中的应用
UG虚拟设计技术的应用领域很广、很宽泛，最常用的几个重要领域：一是医疗，涵盖外科的手术训练、病理解剖教学、和很复杂的外科手术和显微镜手术；二是游戏娱乐业，利用UG虚拟设计技术可以营出一定的虚拟环境，可以生动、逼真、形象的模拟太空飞船遨游太空、星球大战场景、极地探险、海底探险以及一些逼真的街头巷战的打斗游戏，给人一种身临其境的体验感，并给体验者带来很强的知识性、趣味性、惊险性。三是在航空、航天和军事方面。其应用与人员培训、战略规划和面产品设计。如军事是演示虚拟的战争场面、虚拟导弹发射器、飞机的虚拟设计系统、和太空训练系统。四是广泛的应用与教育系统的培训，对于舰艇、飞机的驾驶员和宇航员、战场指挥员和各种复杂系统的操作人员，模拟仿真的训练是必备的课程，利用UG虚拟设计技术可使仿真效果更形象、逼真，如果仿真内容越加丰富、其培训效果就更好。
2.1 UG虚拟设计技术在农业机械中的应用途径
虚拟产品的生成是建立在计算机的系统基础上开发完成的。它可以在虚拟的条件下完成产品构思、产品设计、产品制造、产品测试、产品分析。以往的农机产品设计是通过图纸绘图设计，样机试制、样机试验、修改图纸设计，重新试制，要经过漫长的时间才能生产出合格的产品，众多的设计错误不能在设计初级阶段得以发现，再加上农机产品的试验是伴随季节性，所以导致想要生产一款农机产品，需要漫长的开发周期。UG虚拟设计的应用大大的缩短了农机产品的开发周期。其明显的优势是把存储在及计算机中的数字模型即虚拟产品代替现实中的实物模型进行仿真演练，进行分析。在模拟制造过程中计算全机模拟生成所有工件原型，然后再对虚拟产品进行预装，在预装的同时还能进行阶段性的碰撞检测。如对测试结果不满意，就可及时的对虚拟工件图进行修改再次预装试验，这样就可以大大的提高了产品的可靠性，防止了大量的原材料的浪费。在生产产品的质量上、时间上、成本上、环境上各方面的因素上的得以改良和提高，起到了全局化和一次性研发成功的的效果。难度大且复杂的大型农机设备更需要这种模拟仿真技术，其不仅可以在运动学上加以仿真，还可以有效地利用优化设计、有限元分析的等方法对动力学加以仿真、分析，从而有效的完成各种构件的参数优化。生产出符合设计的更好的产品。其具体步骤分为以下几点，一是几何建模，利用照片扫描或者图像绘图软件，绘制出虚拟对象的形状和外表；二是运动型建模，能模拟对象在虚拟的世界中的动态特征，关于模拟对象的碰撞、伸缩、手抓提、位置变化、和表面变化的等特征就是运动建模；三是物理型建模，就是把模拟对象的惯性、质量、表面粗糙度、硬度与形体变化的虚拟建模方式。建立实体的物理模型的优势在于：这个实体可以用虚拟的手加以感觉，可以真实的感觉到这个实体的质量，表面粗糙程度；四是声音型建模，就是利用听觉机理建立声音模拟；五是演示模型的分割，在真实模拟的条件下，简化模型的复杂程度，有效的提高模型的实时型。
2.2 UG虚拟设计技术的建模
与绝大数的仿真技术一样，虚拟技术的核心应用就是虚拟世界的建模过程，首先是利用计算机从数学上定义模拟建模的基本过程，所具有并利用所特有的硬件资源，从而建立起模拟设备零件的几何模型，再利用计算机的转化过程实现所需的仿真模型。其次是要注重优化模型和开发模拟对象的数据库，就是建立模拟对象的外表、形状、行为、限制模型并将对应的模拟对象发送到仿真的世界。通过以上的两个步骤UG虚拟设计的模型就可完成。
3 结语
虚拟设计技术在农业机械中的广泛应用其优势是很明显的。随时实时建模可使整个生线的生产流程得以简化，并发挥了其最佳效果，有效的缩短了产品的生产周期，使产品生产周期达到了预期的目标，在生产产品之前就可以先行调试生产工具和软件程序，这样就可以有效的利用时间。此外UG虚拟设计技术还可以在教育培训领域得到应用，工作人员对于一些恶劣的环境和危险的环境可以在模拟中进行培训，从而杜绝了对人体的伤害和对设备的损害，既安全、方便、快捷又能节省人力财力。随着科学技术的进步，知识和信息的快速更新，制造业面临着要以最快的速度生产出最好的产品，要花费最低的成本与代价，同时生产环境要最优、服务要最好，要有快速的市场适应能力来赢得市场先机和时代先机。要完成这一伟大目标，就必须要求生产企业和相关工作者将制造技术和不断发展的计算机科学、虚拟技术、系统科学、人工智能等相关的科学技术加以融合运用。创造出具有自动化、信息化、智能化的全新概念的基于数字媒体技术的UG虚拟设计技术。3DS MAX和CAD被广泛的农业机械产品虚拟设计，其优势是不仅能模拟产品工作状态，还可以进行动态干涉检查和相关的虚拟装配，使设计过程有效地得以简化，使其更直观更合理，不但使产品的质量得以提高、设计周期大幅减缩，实验经费大大节省，更能便于利用互联网进行虚拟介绍和产品推销，从而为提高企业形象，展示产品质量，提高产品的市场占有率夯实基础。
综上所述，在技术高速发展的21世纪，UG虚拟设计技术必将在农业机械领域得以深入应用。当然，UG虚拟设计技术是一门新兴的科学应用技术，其应用前景广阔，我国尚处于应用的初级阶段，但只要不断地加大对农业机械中UG虚拟设计技术的投入和研发力度，UG虚拟设计技术在农业机械中的发展前景机会更加广阔。
参考文献：
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1山西省设施农业机械化发展现状
1.1山西省设施农业装备发展情况
近年来，山西省以四大特色蔬菜产业优势区为重点，围绕高效农作物、无公害蔬菜、中药材等优势农作物的关键环节、加工环节[1]，引进了温湿度自动控制（放风）系统、空间电场套、土壤电灭虫机、农用补光灯、太阳能杀虫灯、二氧化碳发生器、臭氧水气一体机，大力推广了卷帘机、大棚电动微耕机、大棚电动运输车等设施农业装备，截至2018年底，山西省设施农业装备拥有量达到35×104台（套）。
1.2山西省设施农业覆盖情况
截至2018年，山西省设施农业总面积50869.24hm2[2]，其中：日光温室面积达到27855.47hm2，占设施农业总面积的54.76%；塑料大棚面积达到22741.08hm2，占设施总面积的44.7%。全省设施农业仍以日光温室和塑料大棚为主，由于日光温室具有采光充分、保温性能好、造价低、适于北方农业生产等优势，逐渐成为山西省设施农业发展的主要支撑部分，日光温室面积与温室面积的占比由2011年的46.1%发展到2018年的54.8%。
2山西省设施农业机械化发展情况
2.1主要环节农业机械的适用性
2.1.1卷帘机。传统草帘在雨雪天气潮湿沉重，人工卷帘作业强度大，卷帘时间长；遭遇大风易被掀起，棚内作物会因温度骤降而减产。卷帘机相对人工卷帘稳定性好，收放便捷，拉长光照时长，可大大提高作业效率。
2.1.2微耕机。微耕机具有体积小、质量轻、结构简单、操作灵活等特点，普遍适用于温室中的耕作、开沟、中耕培土等作业，可大幅度降低作业劳动强度[3]。
2.1.3灌溉设施。滴灌、喷灌等灌溉设施在温室的运用可有效降低生产成本，调节温室内温度和湿度，减少各种病虫害发生概率，避免漫灌带来的土壤养分流失、板结等问题，为作物提供较好的生长环境。
2.1.4杀菌驱虫设备。杀虫灯具有操作简单、使用方便、无毒害、无污染、效果显著等特点，是替代农药的首选，如柳林县购买大批杀虫灯，为提高无公害蔬菜和绿色食品生产创造了条件。
2.1.5补光设备。北方冬季遭遇雨雪、大风、连阴等天气会导致温室大量减产，安装补光设备能在恶劣气候条件下为作物提供充足光照，能够有效促进作物生长，提高农作物品质。
2.2设施农业机械化水平
近年来，山西省在提高设施农业生产机械化、集约化等方面做了大量工作，设施耕整地、设施灌溉施肥、设施环境调控等主要环节机械化取得了较快发展。截至2018年，全省设施农业总面积达到50869.24hm2，设施农业机械化率为34.85%，较2014年提高了5.12个百分点。其中设施耕整地机械化率、设施种植机械化率、设施灌溉施肥机械化率、设施环境调控机械化率、设施采运机械化率分别达到77.64%、22.56%、49.16%、32.6%、0.59%，为持续推动全省设施农业高效、优质、绿色、生态发展奠定了良好的基础。
3山西省设施农业机械化发展中存在的问题及建议
3.1设施农业机械化水平整体偏低
设施农业机械化虽然取得了较大发展，但与农业整体发展要求仍有较大差距，除设施耕整地、设施灌溉、机械卷帘等方面机械化发展较好外，设施种植、设施环境调控等环节的机械化水平仍有较大提升空间，设施采运、植保施肥环节是全省设施农业发展中的瓶颈，基本上完全靠人工作业完成，劳动强度大，作业成本高。应在农机农艺融合的基础上，在温室种植的主要环节开展农机具技术攻关，适度提高先进、适用农机具的推广、补贴力度，强力提升设施农业机械化水平。
3.2设施农业生产效益低下
