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摘要：虛擬樣機(jī)技術(shù)是農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展亮點(diǎn)，逐漸被應(yīng)用在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的輔助設(shè)計(jì)制造中。本文對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行了全面概述，采用理論結(jié)合實(shí)例的方法探究了虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件ADAMS在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略，并對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，以期為同類研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī)技術(shù)；ADAMS；農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)

1虛擬樣機(jī)技術(shù)概述

虛擬樣機(jī)技術(shù)（virtualprototypingtechnology），簡(jiǎn)稱VPT技術(shù)，是興起于21世紀(jì)的虛擬數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真技術(shù)，它是CAX/DFX技術(shù)的延伸發(fā)展，融合了數(shù)字化建模、機(jī)械運(yùn)動(dòng)、虛擬仿真、網(wǎng)絡(luò)信息等多元化元素。與傳統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)相比，虛擬樣機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)仿真功能更強(qiáng)，且支持對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的系統(tǒng)化測(cè)評(píng)及協(xié)同分析能力。在具體的工程設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員主要通過(guò)虛擬樣機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)操作，而較常用的軟件有美國(guó)動(dòng)力機(jī)械生產(chǎn)公司研發(fā)的ADAMS及德國(guó)航天局研發(fā)的SIMPACK等，本文在論述中將以ADAMS軟件為例分析虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略。

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)用策略

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

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中復(fù)雜機(jī)械設(shè)備的類型越來(lái)越多，在這類設(shè)備設(shè)計(jì)中，如何有效提升運(yùn)動(dòng)響應(yīng)效率及精度一直是研發(fā)的重難點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型及軟件僅能解決農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)的視覺(jué)效果仿真問(wèn)題，不能夠?qū)Ξa(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)性進(jìn)行有效分析，而應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)則能夠較好的解決這一問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，可應(yīng)用ADAMS軟件中的虛擬模型仿真分析功能，構(gòu)建農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型，模擬待研發(fā)產(chǎn)品在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)動(dòng)軌跡及響應(yīng)時(shí)間，以為后期的批量設(shè)計(jì)及生產(chǎn)提供依據(jù)。國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者已經(jīng)展開(kāi)了一些研究，例如，李金風(fēng)（2018）探究了應(yīng)用ADAMS軟件建立農(nóng)業(yè)深耕犁機(jī)的運(yùn)動(dòng)模型及仿真方法[1]，通過(guò)仿真設(shè)計(jì)得出了農(nóng)業(yè)深耕犁機(jī)最優(yōu)化運(yùn)動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，并在進(jìn)一步的實(shí)踐應(yīng)用中驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的有效性。

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

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的造型設(shè)計(jì)，也是產(chǎn)品研發(fā)階段的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的CAD軟件大多僅能建立起機(jī)械產(chǎn)品的靜態(tài)二維或三維造型模型，但對(duì)于復(fù)雜動(dòng)態(tài)機(jī)械產(chǎn)品造型的設(shè)計(jì)和仿真卻無(wú)能為力，這種設(shè)計(jì)功能限制了農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的立體性。基于ADAMS軟件的虛擬樣機(jī)技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備三維造型的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜機(jī)構(gòu)的仿真分析，得出精準(zhǔn)的造型設(shè)計(jì)優(yōu)化數(shù)據(jù)。相應(yīng)的研究也逐漸推出，例如，賈畢清等人（2017）]應(yīng)用特殊該功能造型軟件Inventor設(shè)計(jì)了馬鈴薯采摘機(jī)零部件外形[2]，并將該外形導(dǎo)入至ADAMS軟件進(jìn)行造型優(yōu)化仿真，應(yīng)用軟件中的虛擬造型振動(dòng)篩仿真功能對(duì)馬鈴薯采摘機(jī)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了造型優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)成了理想的設(shè)計(jì)效果。

2.3機(jī)械控制系統(tǒng)仿真應(yīng)用

對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真，也是虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略之一。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)用基于ADAMS軟件的虛擬樣機(jī)技術(shù)能夠整合農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制特性，降低系統(tǒng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，最終提升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，相較于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件有著突出的優(yōu)勢(shì)。目前已有相關(guān)的研究成果推出，例如，李文豪（2016）應(yīng)用ADAMS軟件建立了稻谷收割機(jī)機(jī)械臂的系統(tǒng)控制模型[3]，并將ADAMS仿真模型導(dǎo)入到Matlab環(huán)境下進(jìn)行了集成仿真，對(duì)稻谷收割機(jī)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了精準(zhǔn)仿真分析，為后期的一體化設(shè)計(jì)應(yīng)用提供了詳盡的參考數(shù)據(jù)。

3虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的日益成熟，探究一種農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品綜合性虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)體系已成為該技術(shù)應(yīng)用研究的發(fā)展新方向。其中，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）與虛擬樣機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，是這一研究領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。眾所周知，VR技術(shù)具有很強(qiáng)的沉浸性和交互性，卻很難構(gòu)建起農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的仿真模型，而虛擬樣機(jī)技術(shù)的功能恰好能夠與之形成完美互補(bǔ)，具體實(shí)踐中可應(yīng)用VR技術(shù)建立農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的三維模型，再應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)構(gòu)建模型的仿真情境，實(shí)現(xiàn)綜合系統(tǒng)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程[4]，當(dāng)然，上述設(shè)計(jì)發(fā)展的細(xì)節(jié)問(wèn)題仍在探索中。

4結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展成熟，將之應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的范疇也將越來(lái)越廣，本文僅粗淺地探究了一些簡(jiǎn)單應(yīng)用策略，希望能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提供虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用的新思路，在今后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)中探索出更多更好的虛擬樣機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]李金風(fēng)，孟凡凱，王濤.虛擬樣機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的運(yùn)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018(13)：130.

[2]賈畢清，韓綠化.基于ADAMS的虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2017，43(5)：44-46.

[3]李文豪.機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的虛擬樣機(jī)技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016(4)：128.

[4]曾祥丹.自動(dòng)噴碼分揀機(jī)虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2018，39(12)：179.

作者:董晨 徐艷 單位:上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院