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摘 要：隨着现代计算机科学技术的发展，虚拟样机技术开始被有意识地应用在农业机械设计上，有效改善了农业机械设施的质量，降低了农业机械研发资金成本，在农业生产中发挥了重要作用。本文就虚拟样机技术在农业机械设计上的具体应用展开探讨，并分析其未来发展前景，以供借鉴。
关键词：农业;机械设计;虚拟样机技术;具体应用;未来展望
中图分类号：S233 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20181233076
1 虚拟样机技术在农业机械设计上的具体应用
1.1 ADAMS运动仿真
就ADAMS技术本身来说，通过在ADAMS内构建一个虚拟样机模型，便可以直接进行仿真分析，独立完成运动仿真分析工作。其优势在于可以完成数据的无缝连接，但缺点是无法实现大型机械的建模。例如在农用运输车的机械设计方面，先针对农用运输车建立多体动力学模型，再通过ADAMS来进行农用运输车实际运行过程中平顺性的仿真技术，从而实现其运动仿真。在进行清选装置的机械设计时，可以利用ADAMS技术模拟风筛清选装置建立一个虚拟样机模型，参照实际工作中不同机械系统的工作参数，掌握农业物料在清选装置中的基本运动规律，从而进行初步的仿真试验。在进行收获机机械设计时，可以利用ADAMS系统模拟割刀的运动轨迹，建立收获机切割系统的结构模型，从而进行仿真结果的对比分析。在进行农作物收割机的机械设计时，可以针对现有稻麦联合收割机进行建模，结合现有收割机模型分析运动轨迹，实现运动仿真及对原有结构的优化升级。
1.2 与结构分析软件联合仿真
由于ADAMS软件建模能力较弱，结构分析能力相对较差，因此需要与结构分析软件联合进行仿真，可以由从前局限在刚体分析发展为可以进行柔体分析。例如在进行水稻移栽方面的农业机械设计时，通过ADAMS与ANSYS有限元分析软件进行联合，共同进行摆秧结构的参数化设计，建立钵苗的虚拟模型，从而将仿真模型与物理实验进行对比分析，验证模型的可行性。在进行电磁振动排种器的机械设计时，利用ADAMS与ANSYS建立虚拟样机，在仿真实验中观察连接弹簧的情况，分析物理参数对于机械的影响。在进行甘蔗收获机的机械设计时，利用ANSYS直接建立数字物理模型，通过在ADAMS软件中的设计，观察记录甘蔗收获机虚拟模型在模拟工作中对于甘蔗的几何物理性能的相互作用关系，从而更加了解甘蔗收获机实际工作状态，进行调节与改善。
1.3 与控制系统软件联合仿真
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，利用控制系统可实现以往不能完成的复杂运动，还能促进结构运动，增强可靠性、精度[1]。例如在进行收获机输送臂的机械设计时，可以结合其具体收获马铃薯等农作物时的工作特性，通过ADAMS软件建立输送臂的仿真控制模型，还应针对液压系统进行仿真模块建立，与Mat lab接口联合实现集成仿真，便于分析输送臂具体工作过程中的运动原理。
1.4 与造型软件联合仿真
ADAMS与造型软件进行联合仿真主要是通过在造型软件中建立模型，再将模型导入ADAMS系统中进行仿真处理。其优势在于可以借助专业造型软件建立复杂的机械模型，从而便于对复杂农业机械结构进行仿真分析，但由于在将造型软件中的模型导入ADAMS系统时可能会出现格式转换错误，导致数据丢失。例如在进行马铃薯收获机的机械设计时，可以通过造型软件进行收获机系统零部件的参数化造型设计，通过ADAMS针对振动筛进行运动仿真，从而更好地分析其运动性能与运动轨迹。
2 虚拟样机技术在农业机械设计上的未来展望
2.1 参数化设计技术
参数化设计技术是通过调整模型的部分尺寸参数进行相关部位的修改，能够在同类结构产品的设计与修改中快速完成任务。其优势在于相比传统三维造型设计法，参数化设计可以通过输入基本模型，标注好其中几何元素的规范要求，通过规范约束要求的改变来自动导出精确的几何模型，更加省时省力。当几何模型需要修改时，可以不必修改整体，只需修改局部的参数便可以自动完成对几何模型的修改。参数化设计还可以直接修改相似的零件参数，生成新的零件，有效提高零件的设计生产效率。
2.2 虚拟现实技术
虚拟现实技术是一种综合传感交互技术、网络技术、计算机仿真技术、三维图形技术以及显示技术等的计算机仿真系统，能够实现虚拟环境的创建与体验。运用虚拟现实技术，可以通过计算机建立一个包括视觉、听觉、嗅觉以及触觉在内的虚拟环境，人们只需戴上相应的传感设备，便可实现虚拟环境的体验，进行实时交互。
3 结论
虚拟样机技术在农业机械设计中的应用发挥了重要优势，不仅可以改善传统农业机械设计中存在的种种弊端，还能够提升机械性能，从而提高农业产值，对于我国农业的发展起到重要的推动作用。
参考文献
[1]庄伟，富淼.虚拟样机技术在农业机械设计上的应用[J].现代农业科技，2016（4）：191. |
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发表于 2022-2-21 20:26:35