摘要：随着科学技术的发展，农业机械工程也必定注入新兴技术，来开发、利用和保护自然资源，以提高农业生产力和改善农村环境，推动农业现代化进程。农业机械工程设计的最终目的是创造满足用户需求的产品，而产品能否满足预想的综合指标主要取决于设计阶段。因此，针对我国农业机械工程的实际，论述了现代设计技术和方法在农业机械工程设计中的应用及其前景，指出了重视研究和充分利用现代设计技术对农业机械工程的发展具有十分重要的意义。
关键词：农业工程；现代设计技术；综述；农业机械工程
0引言
农业机械的工作对象是土壤和作物等因素复杂的物质，其特点是种类繁多、作业复杂、工作环境较差、制造工艺要求高，因而农业机械的设计过程与其它机电产品的设计差异较大。传统的农业机械工程设计一般要在图纸上完成方案设计、技术设计和工艺设计，再试制样机，然后进行多点重复的田间试验，将试验结果反馈到图纸上进行修改设计。经过多次的反复试验和对样机的修改设计才能得到较满意的机型。传统的设计周期长，工作量大，易存在遗漏的问题。随着计算机、信息技术的发展，农业机械工程设计广泛应用了CAD等计算机辅助技术，但目前大多只是二维设计，而三维设计、模拟仿真技术没能普及。现代设计技术依赖于传统的设计理论与方法以及计算机技术的支撑，已对传统的设计范畴、手段和方法进行了扩展，其中并行设计、系统设计、绿色设计等便是工程设计范畴扩大的集中体现[1]。为此，笔者对现代设计技术的方法进行了浅析，以使了解、掌握和运用现代设计技术。
1现代设计技术的特点
1.1 多学科的交叉与融合
现代设计技术是现代设计方法学、计算机辅助设计技术、可信性设计技术、试验设计技术等多种学科的交叉与融合[1]。例如，计算机辅助设计可以看作是数学建模、计算机软件和硬件技术、工程图学的有机结合。它可以根据设计对象与任务的不同，以及各阶段的特点，采用其中某些适宜的、有效的方法和技术，解决设计中的总体和各个具体问题。
1.2 传统设计技术的延伸和发展
现代设计技术以运动学、静力学、动力学、材料力学、结构力学、热力学、电磁学、工程数学的基本原理与方法为基础技术，在方法上吸收了传统设计技术的思想、观点和方法之精华[2]。因此，现代设计技术的应用可优化农业机械的综合性能与可靠性，提高产品的竞争力和生产企业的经济效益。
1.3设计手段的精确化
计算机技术在工程设计中已被广泛应用，并逐步替代传统的手工设计。随着计算机软硬件的发展以及工程数据库、网络技术的广泛应用，加速了设计进程，提高了设计质量。同时，中央数据为设计提供了各种数据信息；软件工具使设计者方便地与主模型进行数据信息交流，实现不同的设计目的；产品数据管理控制着文档及设计的建立、修改或检查，并组织、跟踪和控制信息的存取，实现设计的自动化；而虚拟现实系统软件在计算机上实现了仿真和三维建模，使设计者在虚拟的设计环境下看到设计内容以及零部件干涉检查。设计手段的革新不但大大提高了设计效果和产品质量，而且得到了比较符合实际工况的真实解，从而提高了设计的精确程度。
1.4面向产品寿命周期全程的可信性设计
随着社会需求的日益增长，农业机械产品的类型、规格和性能迅速地发生变化。人们对产品的质量要求不仅要满足功能性要求（由单一功能向多功能复式作业转变），同时对产品的可信性、安全性、可靠性、方便使用、维护保养条件与方式也提出了更高的要求。产品的质量是设计和制造出来的，而不是检验出来的。因此，面向产品寿命周期全过程进行可信性设计，贯彻有关标准和生态环境要求，在设计、制造、管理、使用等一系列环节上，有严格的技术措施加以保证，以满足市场和用户对农业机械产品的质量要求。
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2几种现代设计方法
2.1全过程优化设计
优化设计是在尽可能多的设计方案中选择最优的方案，以最大限度地满足设计所提出的目标。农业机械工程设计可根据机械设计理论、方法和标准规范，运用自动建模技术建立数学模型，采用数学规划法去求解，得出最佳设计方案，并对最佳方案的前处理、后处理及优化结果进行评价。以往的优化设计仅将其范围局限于优化方法及应用程序编制上，已不能适应工程技术发展的需求。工程优化设计的实现涉及到人工智能、信息技术、控制技术等多种方法、多种技术、多个软件系统的综合运用，这也是农业工程优化设计的发展方向。
2.2并行设计
2.2.1产品并行开发过程建模及优化
产品开发以什么样的理论、策略和方法建立产品开发过程的数学模型，一直是并行设计技术研究中的重要课题。目前，产品开发过程是一个基于约束的技术创造和细化的过程这一观点已取得国内外学者的认同。这些约束包括：一是目标约束，如市场的需求、用户的要求、设计性能指标等；二是环境约束，如可选材料、加工设备、工艺条件等；三是耦合约束；如各子过程之间的约束。
2.2.2支持并行设计的计算机信息系统
产品开发过程转变为并行后，对信息交流的直接性、及时性提出了更高的要求。因此，计算机信息系统是支持并行设计的文体框架，它要求计算机信息系统具有多种通信功能，并能对产品开发中发生的冲突和分歧进行协调。
2.2.3模拟仿真技术
并行设计的含义不仅在于设计过程中某些工作步骤的平行交叉，而且还在于产品设计阶段就能考虑加工、装配甚至使用、维修这些与产品开发相关的过程。并行设计通过计算机仿真来实现对设计中的错误或缺陷进行纠正，并验证产品的各项性能。
2.2.4产品性能综合评价和决策系统
并行设计在对产品各项性能进行模拟仿真的基础上，要进行产品各项性能（包括可加工性、可装配性、可检验性、易维护性以及材料成本、加工成本、管理成本）的综合评价，而且决策系统也是不可缺少的模块。
2.2.5并行设计的管理技术
目前的企业机构是建立在产品开发的串行模式基础上的，并行设计的实施势必导致企业的机构设置、运行方式、管理手段发生较大的改变，这就需要有效的管理技术。
2.3系统设计
农业机械种类繁多，结构也越来越复杂，但从实现系统功能的角度看，主要包括动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统等。每个子系统又可根据需要继续分解为更小的子系统。机械系统设计的一般步骤大致为：一是明确求解的问题和范围，即明确设计目和要求；二是对问题进行分析，确定因素的类型（如可控的、不可控的、质的属性）；三是用适当的（一般是数学的）方式来描述问题与因素之间的关系，模型的方式有物理模型（用来进行模型实验）、图解模型（如流程图、工序图、决策树等）、数学模型（用数学的形式来表示，可用来求出最佳解）和计算机模型（用程序语言表示，可以进行仿真）；四是运用适当的手段求解模型，确定运用与管理，根据实际情况确定决策过程中的各种参数是否符合实际，来预测系统各种变化对输出的影响，评价系统是否达到预期的目的，在产品的可靠性、响应性、稳定性、适应性、可维修性、经济性和对环境的影响等方面进行评价，然后根据评价结果确定是否需要进行修正。系统经过数次修正后，其特性总能得到改善]。
3结束语
综上所述，农业机械工程设计采用先进的现代设计技术，可提高农业机械的科技含量和综合性能，产品质量、可靠性和经济效益，并且有效地节约资源、保护生态，创造人类持续发展的和谐环境。
参考文献：
[1]廖林清.现代设计法[M].重庆：重庆大学出版社，2000.
[2]杜平安.现代设计的特征及体系结构[J].机械设计，2000，（7）：35-38.
论文作者:田伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/8
标签：技术论文; 农业机械论文; 产品论文; 系统论文; 方法论文; 工程设计论文; 产品开发论文; 《基层建设》2019年第22期论文;