虛擬樣機技術在農業機械設計上的應用

張超群

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

現階段，隨著科學技術的改進和發展，現代技術被廣泛運用于社會生產的各個領域中，其中在農業生產的過程中開始廣泛運用虛擬樣機技術，虛擬樣機技術的運用能夠有效提高農業機械使用的穩定性和安全性，從而提高農業生產的效率和質量，同時控制農業機械研發成本。

1 虛擬樣機技術概述

1.1 虛擬樣機技術的內涵

虛擬樣機技術，即VPT 技術，屬于虛擬數學化設計仿真技術的范疇，興起于21 世紀。虛擬樣機技術作為CAX/DFX 技術的延伸發展，在其完善和發展的過程中實現了數字化建模、機械運動和網絡信息等多元素的融合，相較于傳統的數字化設計技術，虛擬樣機技術具有更強的仿真功能，而且能實現對設計產品的系統化測評和協同分析?，F階段，虛擬樣機技術已經被廣泛應用于工程設計中，技術人員通過運用虛擬樣機技術來進行實踐，其中會運用到的主要軟件有ADAMS 和SIMPACK 等。

1.2 虛擬樣機技術運用的必要性

運用虛擬樣機技術的主要目的在于彌補傳統機械設計中存在的問題，并在傳統機械設計的基礎上進行改進和優化。傳統機械設計的主要缺點在于技術設計方法較為落后，而且運用圖紙進行設計會影響到問題解決的效率和質量，而且傳統機械設計無法很好滿足機械設計中對于圖紙精密程度的需求，從而影響到了圖紙繪制的效率和質量。而且在開展設計工作之后如果發現圖紙中存在問題則會嚴重影響到設計工作的順利推進，從而影響設計工作的進度，同時會造成嚴重的資源浪費。其次，傳統設計方式下繪制的圖紙很難保證傳輸的快速性，會影響到異地生產規模的拓展?，F階段隨著科學技術的改進和完善，虛擬樣機技術的運用能很好彌補傳統機械設計的缺陷，從而提高機械設計的效率和質量。

1.3 虛擬樣機技術的優點

虛擬樣機技術充分利用現代網絡，實現數據和圖紙的傳輸，能夠實現網絡在設計工程中的全覆蓋。此外，在進行數據分析的過程中也會運用到現代信息技術，從而提高機械設計的效率和質量，推動了機械設計的自動化和智能化水平。隨著機械設計自動化和智能化水平不斷提高，設計過程中對于人力的依賴程度也在降低，在進行數據分析和計算的過程中表現最為明顯，對人力的依賴程度減少也能實現對機械設計成本的控制。運用虛擬樣機技術進行機械設計的過程中，提高了修改的便利性，而且在進行數據修改的過程中也能運用更為科學性的修改方式，從而提高數據分析的準確性，以此來提高設計的效率和質量，有利于生產企業搶占市場先機，創造自身的競爭優勢。

虛擬樣機技術的發展，推動了整個設計行業的改進和發展?，F階段，隨著國家對農業發展的重視程度不斷提高，給予農機補貼的扶持力度也在不斷增加，在這種背景下更有利于虛擬樣機技術發揮對農業機械發展的推動作用。此外，得益于農業機械設計相關領域專家的研發和推廣，農業機械設計的“網絡化”程度不斷提高，運用虛擬樣機技術能提高農業機械設計的效率和質量，其中主要得益于計算機程序的引進和運用，通過進行整個農業機械設計過程進行“搬運”來提高農業機械設計的智能化水平，而且能夠有效降低設計過程中對人力的依賴程度，節省了相應的人力和物力。虛擬樣機技術在推動農業機械設計發展的過程中也在推動整個現代化農業發展，提高了農業生產的效率和質量。利用虛擬樣機技術能有效提高獲取機械設計過程和結果的效率，從而提高數據分析的科學化程度。

2 虛擬樣機技術在農業機械設計中的應用

2.1 機械產品運動設計應用

隨著科學技術的不斷發展和生產力水平的不斷提高，運用于農業生產過程中的復雜機械設備類型也在不斷增加，但是在研發過程中仍然存在一個問題，即如何提高運動相應效率和精度，這是影響研發進度和實現突破的主要因素。傳統的機械產品設計模型雖然能夠解決農業機械設備在運行的過程中存在的視覺效果仿真問題，但是缺乏相應的運動分析能力，虛擬樣機技術的發展和運用能夠很好彌補這一缺陷。在解決視覺效果仿真問題的過程中會運用到ADAMS 軟件中的虛擬模型仿真分析功能，從而構建起相應的農業機械產品設計運動相應模型，以此來為之后開展規?；脑O計和生產提供數據保證，提高生產設計的科學化和智能化水平。

2.2 機械產品造型設計應用

針對機械產品進行造型設計也是產品研發中的一個重要環節，在傳統的設計工程中，依托CAD 軟件能實現機械產品靜態二維或三維造型模型的建立，但是卻無法滿足更為復雜的機械產品造型設計需求，因此影響了農業機械產品設計立體性程度的提高。虛擬樣機技術依托ADAMS 軟件能進行農業機械設備三維造型的設計，而且能夠進行復雜結構的仿真分析，從而進行數據分析結果的改進和優化。

3 虛擬樣機技術在農業機械設計上的展望

現階段，隨著科學技術的改進和優化，其在社會生產各個領域中的應用也在不斷拓展，其中主要表現在農業機械設計中的應用。為了提高虛擬樣機技術運用的有效性，需要探索出一種農業機械產品綜合性虛擬樣機設計技術體系，從而更好滿足農業機械設計過程中對于虛擬樣機技術的高標準要求。其中，實現虛擬現實技術和虛擬樣機技術的結合已經成為了虛擬樣機技術的創新方向，其中主要運用到VR技術的沉浸性和交互性優勢，依托這些優勢建立起農業機械產品仿真模型，虛擬樣機技術在這個過程中發揮著重要的地位和作用。在具體運用VR 技術的過程中能夠通過兩種技術的融合建立起農業機械產品的三維模型，之后運用所構建模型中的仿真情境來實現綜合系統性的產品設計過程。下面將具體分析虛擬樣機技術在農業機械設計上的未來展望，主要包含參數化設計技術和虛擬現實技術兩個方面。

3.1 參數化設計技術

參數化設計技術主要進行模型部分尺寸參數的調整和修改，以此來提高設計與修改工作的效率和質量。相較于傳統的三維造型設計法，參數化設計技術的突出優勢在于能夠通過輸入基本模型來進行幾何元素規范要求的標注，從而提高自動導出幾何模型的規范化程度，提高導出的效率和質量。同時運用參數化設計技術在進行參數修改的過程中也能大大提高參數修改的效率和質量，如果需要對幾何模型進行修改，只需要修改局部的參數。此外，參數化設計還能實現對相似零件參數的修改，在此基礎上生成新的零件，從而不斷提高零件設計生產的效率和質量。

3.2 虛擬現實技術

虛擬現實技術也是虛擬樣機技術未來的發展趨勢，虛擬現實技術實際上是一種綜合傳感交互技術、網絡技術、計算機仿真技術和顯示技術的計算機仿真系統，運用虛擬現實技術能通過創建相應的虛擬環境來創設一個虛擬環境，人們只需要借助相應的傳感設備就能獲取虛擬環境的體驗，在這個過程中實現了實時交互。

4 結 語

本文主要分析了虛擬樣機技術的內涵、必要性和自身優勢，在此基礎上深入分析了虛擬樣機技術在農業機械設計中的具體應用，其中主要包含虛擬產品運動設計、造型設計和控制系統仿真等應用，通過分析提高虛擬樣機技術運用的有效性。