试论CAD在农机设计中的应用与发展.docVIP

精品论文 参考文献 试论CAD在农机设计中的应用与发展 哈尔滨市阿城区农机局监理站 黑龙江哈尔滨 150300 摘要：在农机设计中采用计算机辅助设计（CAD），对于提高设计水平、降低消耗、缩短新产品开发周期等具有重要意义。 关键词：CAD；计算机辅助设计；农机设计 1．引言 CAD即计算机辅助设计，经历了二维平面图形设计、交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计及特征造型设计等发展过程，是用计算机软、硬件系统辅助人们对产品或工程进行设计、修改及显示输出的一种设计方法。 由于农机自身特点和农机工作对象的复杂性，给农业机械的研制带来了较大的困难，也使农机的研究有其自身的特殊性。有些理论分析和综合计算过程复杂，计算量相当大，依靠人工计算几乎不可能完成。由于以上原因，传统的理论分析，很多是定性的说明问题，缺乏精确的计算和验证。相对复杂的机构分析和综合问题，往往借助于作图法和经验的拼凑，使得传统的农机设计手段捉襟见肘，无法满足现代农业的需要。CAD的优点就在于它的快速准确，直观形象，可以不厌其烦地对设计人员的设计进行反复的修改、计算、分析，帮助设计人员从繁重的设计计算劳动中解放出来，摆脱繁琐、费时、精度低的传统手工绘图，有更多的精力用于构思新的产品，充分发挥设计人员的聪明才智，提高设计效率和设计水平。 2．CAD的优点 当前企业正面临着市场全球化、制造国际化和品种需求多样化的新挑战，各企业间围绕着时间、质量和成本的竞争越来越激烈。由此出现了一系列先进制造技术、系统和新的生产管理方法，如并行工程、敏捷制造和虚拟现实技术等，所有这些先进制造技术和系统都与CAD系统的发展与应用密切相关，并给CAD系统的发展提出一些新的要求。 （1）通过产品集成建模，CAD系统面向产品的整个生命周期，它要求产品信息模型能够容易地在产品生命周期的不同环节（从概念设计、结构设计、详细设计到工艺设计和数控编程）间进行转换。 （2）通过计算机网络，CAD系统能满足并行设计和协同设计的要求，产品可以容易地被分解为一些模块，组织分散在各地的产品设计人员分工进行产品各零部件的设计和制造然后进行组装和集成。 （3）通过CAD系统与产品信息标准化相结合，把产品信息标准化作为CAD系统应用的基础和前提。产品信息标准化的结果将为CAD系统提供配套的、实用的产品信息库（数据库、知识库）。 （4）CAD系统通过深入研究机械设计型专家系统，引入知识工程，采用人工智能技术能够自动生成设计方案或交互生成设计方案，发展为智能CAD系统。 （5）通过虚拟现实技术的应用，设计人员能在虚拟世界中创造新产品；可以从人机工程学角度检查设计效果；设计人员可直接参与操作模拟，移动部件和进行各种试验，以确保设计的准确性。 3．CAD在一些农机机构设计与分析中的作用 （1）农机平面常用机构的运动学和动力学分析 农机平面常用机构的计算机辅助设计和分析，实际上是计算机平面机构设计和分析在农机上的应用，总的方法是将图解法转变为解析法。通过计算机辅助设计和分析，对农业机械常用机构设计和分析中一系列问题进行探索，提出解决办法，具有一定的实用价值。这些问题包括；农机往复机构各种驱动形式在动力学分析中的计算方法（传统方法一般是将驱动形式简化为力偶矩）；滑动摩擦的计算（例如往复切割机构、农用活塞泵）；非定向铰链摩擦矩计算（例如：曲柄摇杆式分插机构）；农机常用机构运动学中的角度计算；动力学分析的作用力矩正负号的确定等。 应用计算机对小型收割机惯性力平衡、曲柄滑道捡拾机构、插秧机曲柄摇杆式分插机构、高速插秧机偏心齿轮行星系分插机构、圆盘式弹性丢秧机构等进行了运动学和动力学分析。也使曲柄摇杆机构和圆盘式弹性丢秧机构理论模型得到试验验证。 （2）空间多作用力农机具的应用分析 受到空间力多作用力的农机具的典型问题是各种挂结形式犁的分析与计算。传统经典分析方法是图解法；一个平面一个平面的作图求各作用力。作图法采用平面投影的方法，只能解决一个平面问题。 （3）农业物料的线（定轨迹）、平面和空间运动分析 许多农机具的分析和设计与其处理的农业物料有关，在这方面做过大量实例分析，其中比较典型是物料的平面和空间气流的动力学分析；筛面和输送板上物料的上移、下移或跳动的理论分析，其理论模型与传统方法有所区别，若不借助计算机则无法得到满意的结果。我们将计算结果绘制成特性曲线或曲面，利用CAD辅助