虚拟样机技术在农业机械中的有效运用

虚拟样机技术在农业机械中的有效运用

鲍广庆

淮南联合大学安徽淮南232038

摘要：农业是国民经济发展的基础，能够有效推动国家工业的发展，因此，我国加大了在农业机械方面的研发力度，经过不断深入研究，很多新型的农业机械设计技术开始出现，虚拟样机技术就是其中一种。虚拟样机技术在农业机械设计领域的使用，有效提高了农业机械设计效率和质量。因此，本文对虚拟样机技术及应用意义机械分析，并对虚拟样机技术在农业机械设计中的实际应用进行研究，旨在进一步提高农业机械设计质量。

关键词：虚拟样机技术；农业机械设计；具体应用

我国加快农业建设步伐的必要举措是实现农业机械化，农业机械化的实现需要先进的农业机械作为基础，好的农业机械需要先进的设计理念和方法。在计算机技术快速发展的背景下，传统的农业机械设计理念开始发生变化，一些先进的设计技术开始应用于农业机械设计中，比如本文分析的虚拟样机技术。当前，我国在农业机械设计方面已经开始重视虚拟样机技术的使用，但是应用还不普遍，需要进一步加强虚拟样机技术的使用，从而有效增强我国在农业机械产品方面的开发能力。但是虚拟样机技术普及作为一项长期工作，需要设计者加强对虚拟样机技术的学习，才能够提高应用水平。

一、虚拟样机技术的评价

虚拟样机技术本质上是一种虚拟技术，之所以被称之为虚拟样机是相对于传统的物理实体样机而言的。设计师在设计农业机械的过程中，虚拟样机可以辅助设计师构件三维机械模型，然后在借助于相关的仿真模拟系统进行仿真实验，帮助设计师了解农业机械产品在现实生活中的实际应用情况，及时发现设计和应用方面存在的不足，及时调整设计，从而有效提高机械设计效率。总而言之，虚拟样机技术的应用是以计算机为平台，借助于CAD技术进行二维和三维图形的设计，然后对设计方案进行仿真的一项机械设计技术。如图1所示基于虚拟样机技术的粘液传动系统研究模型图

图1虚拟样机技术的粘液传动系统模型图

二、虚拟样机技术的应用意义

农业机械传统设计方法要经历的设计步骤主要有：再实验、改进设计方案、田间实验以及试制样机等。设计师在设计农业机械的过程中往往需要大量借助于自己的设计经验，农业机械设计参数的确定也是依靠经验，这种设计方法很难有效提高农业机械的设计质量。我国地大物博，农作物以及农业用地种类繁多，因此，对农业机械的要求也多种多样，具有明显的地域差异性。在农业机械设计过程中，由于试制环节受到了季节和气候的影响，导致农业机械实际设计周期被延长。但是随着社会的进步，人们对农业机械设计要求的不断提高，传统的设计方法已经很难满足新时期人们对农业机械的功能要求，虚拟样机技术在农业机械设计中的有效使用彻底更新了农业机械的设计方法，不仅完善了农业机械的功能和结构，还能够帮助设计师及时发现设计过程中存在的不足之处，并且及时作出调整和改进，从而不断完善农业机械设计方案。此外，虚拟样机技术在农业机械设计中的有效应用还能够节省机械原材料，不断降低农业机械设计成本。

三、虚拟样机技术的实际应用

在农业机械设计中，虚拟样机技术的应用主要利用ADAMS仿真方法，或者是将ADAMS与其它仿真软件有效结合对农业机械进行仿真分析，从而有效提高农业机械设计质量和效率。

3.1ADAMS在农业机械设计中的应用

ADAMS仿真方法的应用需要将虚拟样机建立的模型导入ADAMS中，然后利用样机的功能进行仿真分析。此种方法最大的优点是可以实现数据的无缝连接，缺点是虚拟样机的建模功能还不完善，很难有效建立比较复杂的大型模型。比如：农用运输车的设计就是基于多体动力学模型，然后再对其平顺性进行ADAMS仿真分析，在完善农用运输车性能方面发挥了重要作用；再比如使用ADAMS仿真软件建立的稻麦联合收割机模型，可以对模型进行优化，能够仿真演示出割刀的运动，仿真出的结果合理性和准确性也很高，极大地提高了收割机的设计效率。

3.2结构分析软件结合ADAMS在农业机械设计中的应用

鉴于ADAMS的结构分析能力不强，但是ADAMS分析的主要对象是刚体，因此，要想使用ADAMS有效分析柔性体，需要在进行仿真的时候有效结合结构分析软件。比如：在建立水稻钵苗和移栽机模型时，可以将ADAMS与有限元分析软件ANSYS进行有效结合，通过比较物理实验后的结果与仿真结果，对模型的可行性进行验证，从而有效提高水稻机械设备的设计质量；ANAYS与ADAMS的有效结合，还成功建立耕整机样机模型，在测量实际尺寸的基础上，对耕整机的实际震动原理进行了科学研究，提高耕整机设计的科学性。此外，ANSYS与ADAMS的有效结合建立具体模型，还要对作物的特性进行具体分析，比如在具体分析了甘蔗的物理性能之后，然后再使用ANSYS建立甘蔗物理性能数字模型，之后将数字模型导入虚拟样机ADAMS中，科学构建虚拟样机与甘蔗之间的联系，确保收获机能够有效作用于甘蔗。

3.3控制系统分析软件结合ADAMS在农业机械设计中的应用

控制系统与机械系统的有效结合是现代机械设计发展的主要方向，两者的有效结合可以大大降低机械设计的复杂性，有效利用控制系统可以使机械设备完成以往机械设备难以完成的复杂运动，同时还可以提高机械设备的可靠性和精度，有效促进农业机械结构运动。比如：ADAMS仿真软件与Matlab进行有效结合，在研究弹性轴轴承系统方面发挥着重要作用，轴承受到径向载荷后的仿真分析结果可以将轴承具体的动力学特征充分展现出来。

总结

综上所述，虚拟样机技术在农业机械设计方面应用能够提高农业机械设计效率和质量，全面更新传统农业机械设计思想和方法。虚拟技术当前在农业机械设计领域应用还并不广泛，需要加大应用力度，还能够切实发挥虚拟样机技术的作用。鉴于虚拟样机技术的实现需要借助于计算机，因此，虚拟样机技术具有良好的发展前景和潜力，随着科学技术的进步，在农业机械设计领域会有更多的新型技术出现，虚拟样机技术与这些新型技术结合使用将会进一步提高农业机械设计效率，农业机械设计将会向着更好的方向发展。

参考文献

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[2]宋增来,陈振华.基于Pro/E与ANSYS系统的拆包机械手的三维仿真分析[A].全国先进制造技术高层论坛暨制造业自动化、信息化技术研讨会论文集[C].2005

[3]董镜维.工程机械领域中虚拟样机技术的应用[J].工程技术,2015(19)