摘要：

現(xiàn)如今有—種先進的產(chǎn)品開發(fā)方法叫做虛擬樣機技術(shù)，它對農(nóng)機產(chǎn)品的研發(fā)有重要的作用，開辟了一條新的發(fā)展道路。本文講述了虛擬樣技術(shù)的特點以及其概念內(nèi)容，并且聯(lián)系農(nóng)業(yè)機械設計的相關(guān)內(nèi)容，研究了一下如何在農(nóng)業(yè)機械設計中加入虛擬樣機技術(shù)。又介紹了現(xiàn)在一些在農(nóng)業(yè)機械中的虛擬樣機技術(shù)，提出了一種聯(lián)合仿真的方案。最后分析了虛擬樣機技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設計中的發(fā)展前景，展望了虛擬樣機技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設計上的發(fā)展方向。

農(nóng)業(yè)機械化是我國建設農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化強國的必由之路，農(nóng)業(yè)機械要實現(xiàn)現(xiàn)代化需要先進的農(nóng)業(yè)機械，好的產(chǎn)品需要先進的設計理念和方法，隨著計算機技術(shù)的應用，機械設計方法和理念發(fā)生著巨大的轉(zhuǎn)變，過去靠筆和紙繪圖設計機械的過程：用紙筆設計、做模型、生產(chǎn)樣機、反復試驗、修改設計、定型后生產(chǎn)成品，如此的設計制造過程的規(guī)律正在改變，農(nóng)機的設計緊跟其后，先進的設計思想理念正在不斷的應用和實施，目前多種現(xiàn)代機械設計方法論正被采用。如技術(shù)預測法、創(chuàng)造性設計法、系統(tǒng)設計法信號分析法、相似設計法、模糊設計法、動態(tài)分析設計法、有限元和邊界元分析設計法、優(yōu)化設計法、可靠性設計法、計算機輔助設計CAD法和藝術(shù)造型設計法。這些方法為我國的農(nóng)機設計制造快速發(fā)展，起到了十分重要的作用，為我國在2012年成為世界的農(nóng)機制造大國，起到了技術(shù)支撐和保障。

1.對虛擬樣機的認識

1.1虛擬樣機的概念

在機械產(chǎn)品研發(fā)的過程中，機械設計是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，是進行機械生產(chǎn)的前提和基礎，并且決定了機械性能的高低。科學技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，各種試驗方法也隨之得到迅速的發(fā)展，新興的學科、技術(shù)不斷地涌現(xiàn)出來，各學科之間開始進行交叉、融合。而虛擬樣機技術(shù)就是在這種技術(shù)背景下發(fā)展起來的試驗手段。虛擬樣機技術(shù)也可以稱之為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)，它是指機械設計師在計算機上設計出樣機模型，然后針對模型作出各種動態(tài)性能的分析，將傳統(tǒng)的實物樣機試驗利用數(shù)字形式取而代之，然后針對性能欠缺的地方作出改進，對設計方案作進一步優(yōu)化，最終設計出性能優(yōu)良的機械產(chǎn)品。

1.2虛擬樣機的優(yōu)勢

和傳統(tǒng)的物理樣機設計方法相比，虛擬樣機技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，其具體表現(xiàn)在以下幾個方面：①就虛擬樣機技術(shù)的本質(zhì)而言，其屬于模擬仿真技術(shù)的范疇，因此與多體運動學、動力學建模理論及技術(shù)實現(xiàn)等多個領(lǐng)域均有密切的相關(guān)性，是一項以先進的建模技術(shù)、信息管理技術(shù)、仿真技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)和交互式用戶界面介紹為基礎的綜合性應用技術(shù)。②虛擬樣機具備智能性的特點，因此可以實現(xiàn)人機交互，嚴格說來它是起到輔助設計的作用，而非由計算機對產(chǎn)品設計做出程式化的分析。③盡管虛擬樣機是虛擬的，但是在功能方面和物理樣機的作用并沒有太大差別，它在特定的范圍內(nèi)和物理樣機的功能是相似的，因此利用該技術(shù)進行檢測的真實度具備可信性。④虛擬樣機技術(shù)通過相關(guān)的分析軟件，與機械設計的知識相結(jié)合，對虛擬模型進行分析就可以對產(chǎn)品的性能作出預測，為產(chǎn)品的進一步優(yōu)化提供可靠依據(jù)。

2.虛擬樣機技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械中應用現(xiàn)狀特點

2.1農(nóng)機企業(yè)發(fā)展存在滯后性虛擬樣機技術(shù)

依托計算機技術(shù)而存在和發(fā)展，因此我國的農(nóng)機設計行業(yè)計算機技術(shù)應用相對于其他如航空和汽車等設計制造業(yè)有一定的滯后性，原因有以下幾點：由于行業(yè)的資金實力不夠，農(nóng)業(yè)機械類院校發(fā)展重視不夠，學習農(nóng)業(yè)機械專業(yè)的積極性不高，導致農(nóng)業(yè)機械專業(yè)院校投入不足、發(fā)展緩慢，因而高技術(shù)農(nóng)機設計開發(fā)人才規(guī)模小，農(nóng)機企業(yè)的銷售方式單一，銷售量及利潤低，技術(shù)人員待遇低，導致企業(yè)壯大困難，缺少足夠的資金投入研發(fā)，引進、留住人才困難。農(nóng)機企業(yè)上市較少，目前一拖股份，吉峰農(nóng)機等十余家上市公司，很多農(nóng)機企業(yè)還是作坊式企業(yè)，科研和先進制造技術(shù)運用較少。因此制約了虛擬樣機技術(shù)的應用和推廣實踐。

2.2在農(nóng)業(yè)機械裝備中的應用

在高校研究機構(gòu)中逐漸形成團隊化，對農(nóng)業(yè)機械裝備的研究成果轉(zhuǎn)化步伐加快。如中國農(nóng)業(yè)大學，華南農(nóng)業(yè)大學，廣西大學，分別在不同的應用方向取得了顯著的效果，華南農(nóng)業(yè)大學首次把虛擬樣機技術(shù)應用到機械手的研究中，并相繼開展機械手在水稻拋秧機和水果采摘機器人等方面的應用，實現(xiàn)了整體設計方案的優(yōu)化：廣西大學對甘蔗收獲機整機及關(guān)鍵部件的虛擬樣機模型進行了一系列連續(xù)深入的研究后，建立了基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的甘蔗收獲機可視化虛擬設計平臺，涉及整個產(chǎn)品生命周期的描述、控制和管理，基于虛擬樣機技術(shù)的農(nóng)業(yè)機械裝備正逐漸從對虛擬樣機模型的理論研究指導物理樣機試制階段發(fā)展到產(chǎn)品化生產(chǎn)階段，并取得了一定的經(jīng)濟效益。

3.虛擬樣機技術(shù)對農(nóng)業(yè)機械設計的助推作用

隨著我國現(xiàn)代化進程加快，應用的科研機構(gòu)、企業(yè)不斷增多，領(lǐng)域日益廣泛，正是由于科研機構(gòu)的應用，培養(yǎng)出了大量的相關(guān)技術(shù)人才，企業(yè)的實踐已不再限于實驗室。我國近幾年農(nóng)機企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)發(fā)展也在提速，國家的農(nóng)機補貼政策落實，勞動強度減少，我國社會財富積累增加，使農(nóng)機的購買力增強：航空、汽車行業(yè)的發(fā)展帶動，給農(nóng)機企業(yè)的擴張?zhí)峁┝藙恿Γ浩髽I(yè)競爭加劇，因此運用新技術(shù)新工藝的欲望和可行性也在提升，這推動了虛擬樣機技術(shù)在農(nóng)機設計中的運用和推廣。這種推動作用會促使農(nóng)機的設計制造更快更好的發(fā)展，由我國現(xiàn)階段的農(nóng)機制造大國成為農(nóng)機設計制造強國邁進早日變?yōu)楝F(xiàn)實，真正實現(xiàn)農(nóng)機設計制造的現(xiàn)代化。推動作用會使農(nóng)機的設計呈現(xiàn)以下特點：①發(fā)展和創(chuàng)新設計速度更快：②規(guī)模增大，應用程度更深：③由單個的設計變?yōu)槎鄠€設計同時進行的協(xié)同設計：④單機的模擬仿真變?yōu)槎鄼C的系統(tǒng)仿真：

4.結(jié)束語，綜上所述，農(nóng)業(yè)機械設計中虛擬樣機技術(shù)的應用越來越廣泛了，虛擬樣機技術(shù)作為新興的新產(chǎn)品開發(fā)設計方法，融合了面向?qū)ο蠹夹g(shù)、多體動力學理論和計算機圖形學等許多先進的方法。隨著我國農(nóng)業(yè)機械化水平的提高，各種大型復雜聯(lián)合機械需求的增加，農(nóng)業(yè)機械設計研發(fā)步伐的加快，虛擬樣機技術(shù)將在農(nóng)業(yè)機械設計研發(fā)中扮演越來越重要的角色。