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        虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

        2021-12-01 15:51:19張超群
        農(nóng)業(yè)裝備技術(shù) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:樣機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械

        張超群

        (齊齊哈爾工程學(xué)院,黑龍江 齊齊哈爾 161005)

        現(xiàn)階段,隨著科學(xué)技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展,現(xiàn)代技術(shù)被廣泛運(yùn)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中,其中在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中開始廣泛運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù),虛擬樣機(jī)技術(shù)的運(yùn)用能夠有效提高農(nóng)業(yè)機(jī)械使用的穩(wěn)定性和安全性,從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量,同時(shí)控制農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)成本。

        1 虛擬樣機(jī)技術(shù)概述

        1.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)的內(nèi)涵

        虛擬樣機(jī)技術(shù),即VPT 技術(shù),屬于虛擬數(shù)學(xué)化設(shè)計(jì)仿真技術(shù)的范疇,興起于21 世紀(jì)。虛擬樣機(jī)技術(shù)作為CAX/DFX 技術(shù)的延伸發(fā)展,在其完善和發(fā)展的過程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化建模、機(jī)械運(yùn)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)信息等多元素的融合,相較于傳統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù),虛擬樣機(jī)技術(shù)具有更強(qiáng)的仿真功能,而且能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的系統(tǒng)化測(cè)評(píng)和協(xié)同分析。現(xiàn)階段,虛擬樣機(jī)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中,技術(shù)人員通過運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)來進(jìn)行實(shí)踐,其中會(huì)運(yùn)用到的主要軟件有ADAMS 和SIMPACK 等。

        1.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)運(yùn)用的必要性

        運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)的主要目的在于彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中存在的問題,并在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)在于技術(shù)設(shè)計(jì)方法較為落后,而且運(yùn)用圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)會(huì)影響到問題解決的效率和質(zhì)量,而且傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)無(wú)法很好滿足機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)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(zhì)量。而且在開展設(shè)計(jì)工作之后如果發(fā)現(xiàn)圖紙中存在問題則會(huì)嚴(yán)重影響到設(shè)計(jì)工作的順利推進(jìn),從而影響設(shè)計(jì)工作的進(jìn)度,同時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。其次,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式下繪制的圖紙很難保證傳輸?shù)目焖傩?,?huì)影響到異地生產(chǎn)規(guī)模的拓展?,F(xiàn)階段隨著科學(xué)技術(shù)的改進(jìn)和完善,虛擬樣機(jī)技術(shù)的運(yùn)用能很好彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的缺陷,從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

        1.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

        虛擬樣機(jī)技術(shù)充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖紙的傳輸,能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)工程中的全覆蓋。此外,在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過程中也會(huì)運(yùn)用到現(xiàn)代信息技術(shù),從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量,推動(dòng)了機(jī)械設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和智能化水平。隨著機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化和智能化水平不斷提高,設(shè)計(jì)過程中對(duì)于人力的依賴程度也在降低,在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算的過程中表現(xiàn)最為明顯,對(duì)人力的依賴程度減少也能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)成本的控制。運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中,提高了修改的便利性,而且在進(jìn)行數(shù)據(jù)修改的過程中也能運(yùn)用更為科學(xué)性的修改方式,從而提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性,以此來提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量,有利于生產(chǎn)企業(yè)搶占市場(chǎng)先機(jī),創(chuàng)造自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

        虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了整個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)的改進(jìn)和發(fā)展?,F(xiàn)階段,隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重視程度不斷提高,給予農(nóng)機(jī)補(bǔ)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(jī)技術(shù)發(fā)揮對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的推動(dòng)作用。此外,得益于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域?qū)<业难邪l(fā)和推廣,農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的“網(wǎng)絡(luò)化”程度不斷提高,運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)能提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量,其中主要得益于計(jì)算機(jī)程序的引進(jìn)和運(yùn)用,通過進(jìn)行整個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程進(jìn)行“搬運(yùn)”來提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的智能化水平,而且能夠有效降低設(shè)計(jì)過程中對(duì)人力的依賴程度,節(jié)省了相應(yīng)的人力和物力。虛擬樣機(jī)技術(shù)在推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的過程中也在推動(dòng)整個(gè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展,提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。利用虛擬樣機(jī)技術(shù)能有效提高獲取機(jī)械設(shè)計(jì)過程和結(jié)果的效率,從而提高數(shù)據(jù)分析的科學(xué)化程度。

        2 虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2.1 機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)力水平的不斷提高,運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的復(fù)雜機(jī)械設(shè)備類型也在不斷增加,但是在研發(fā)過程中仍然存在一個(gè)問題,即如何提高運(yùn)動(dòng)相應(yīng)效率和精度,這是影響研發(fā)進(jìn)度和實(shí)現(xiàn)突破的主要因素。傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型雖然能夠解決農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過程中存在的視覺效果仿真問題,但是缺乏相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)分析能力,虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用能夠很好彌補(bǔ)這一缺陷。在解決視覺效果仿真問題的過程中會(huì)運(yùn)用到ADAMS 軟件中的虛擬模型仿真分析功能,從而構(gòu)建起相應(yīng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)相應(yīng)模型,以此來為之后開展規(guī)?;脑O(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)保證,提高生產(chǎn)設(shè)計(jì)的科學(xué)化和智能化水平。

        2.2 機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)應(yīng)用

        針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行造型設(shè)計(jì)也是產(chǎn)品研發(fā)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工程中,依托CAD 軟件能實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品靜態(tài)二維或三維造型模型的建立,但是卻無(wú)法滿足更為復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)需求,因此影響了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)立體性程度的提高。虛擬樣機(jī)技術(shù)依托ADAMS 軟件能進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備三維造型的設(shè)計(jì),而且能夠進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的仿真分析,從而進(jìn)行數(shù)據(jù)分析結(jié)果的改進(jìn)和優(yōu)化。

        3 虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)上的展望

        現(xiàn)階段,隨著科學(xué)技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化,其在社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也在不斷拓展,其中主要表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。為了提高虛擬樣機(jī)技術(shù)運(yùn)用的有效性,需要探索出一種農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品綜合性虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)體系,從而更好滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中對(duì)于虛擬樣機(jī)技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。其中,實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和虛擬樣機(jī)技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為了虛擬樣機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新方向,其中主要運(yùn)用到VR技術(shù)的沉浸性和交互性優(yōu)勢(shì),依托這些優(yōu)勢(shì)建立起農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品仿真模型,虛擬樣機(jī)技術(shù)在這個(gè)過程中發(fā)揮著重要的地位和作用。在具體運(yùn)用VR 技術(shù)的過程中能夠通過兩種技術(shù)的融合建立起農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的三維模型,之后運(yùn)用所構(gòu)建模型中的仿真情境來實(shí)現(xiàn)綜合系統(tǒng)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程。下面將具體分析虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)上的未來展望,主要包含參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)兩個(gè)方面。

        3.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)

        參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)主要進(jìn)行模型部分尺寸參數(shù)的調(diào)整和修改,以此來提高設(shè)計(jì)與修改工作的效率和質(zhì)量。相較于傳統(tǒng)的三維造型設(shè)計(jì)法,參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)在于能夠通過輸入基本模型來進(jìn)行幾何元素規(guī)范要求的標(biāo)注,從而提高自動(dòng)導(dǎo)出幾何模型的規(guī)范化程度,提高導(dǎo)出的效率和質(zhì)量。同時(shí)運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)在進(jìn)行參數(shù)修改的過程中也能大大提高參數(shù)修改的效率和質(zhì)量,如果需要對(duì)幾何模型進(jìn)行修改,只需要修改局部的參數(shù)。此外,參數(shù)化設(shè)計(jì)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)相似零件參數(shù)的修改,在此基礎(chǔ)上生成新的零件,從而不斷提高零件設(shè)計(jì)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

        3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

        虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是虛擬樣機(jī)技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)際上是一種綜合傳感交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和顯示技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng),運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能通過創(chuàng)建相應(yīng)的虛擬環(huán)境來創(chuàng)設(shè)一個(gè)虛擬環(huán)境,人們只需要借助相應(yīng)的傳感設(shè)備就能獲取虛擬環(huán)境的體驗(yàn),在這個(gè)過程中實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)交互。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        本文主要分析了虛擬樣機(jī)技術(shù)的內(nèi)涵、必要性和自身優(yōu)勢(shì),在此基礎(chǔ)上深入分析了虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用,其中主要包含虛擬產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)仿真等應(yīng)用,通過分析提高虛擬樣機(jī)技術(shù)運(yùn)用的有效性。

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