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摘要：優化技術在農村地區普及應用的成本太高，其在農業機械設計發展方面的阻力巨大。不過農業科研人員在農業機械優化技術創新上已取得多項成果，并已投入實際應用，比如數字化、動態優化等設計方法。由于地區差異性，所運用的方法也有所不同。本文對此展開探討，僅供參考。
優化技術是指通過一定的方法提高農業機械的性能，從而提高農業生產效率的技術。而數字化設計和動態優化方法，對農業機械工程設計有很好的借鑒和促進作用。其中數字化設計提供現代化建模分析，而動態優化方法提供數值分析。因此，筆者分別通過分析每種設計的現狀、作用、方法等，來說明其對農業機械工程設計中的應用價值。
1數字化設計在農業機械工程設計中的運用
1.1數字化設計對于農業機械設計的作用
1.1.1縮短農業機械設計時間
在傳統的農業設計技術中，往往要分為眾多不同的階段，而且在每個不同的階段都有一個特定的模型設計，那么看來過多設計的模型，必定會導致在最終階段時候難做選擇，從而降低設計效率，甚至出現設計數據不足等情況。而反觀數字化設計模式，在設計方式上并沒有若干階段性建模操作，只需在設計初始時，通過詳細分析判定將來設計的情況，進而只建立一種恒定的模型。這樣不僅使得農業機械工程設計時間得到了有效利用，而且還避免造成設計數據缺失的情況。
1.1.2將并行設計運用到農業機械設計中
并行設計是一種三合一產品設計方式，是從宏觀上來看待農業機械的整個生命周期，通過并行計算機、現代通信、管理三種技術，來設計某一機械、工程或建筑等模型。由此可看出，并行設計不僅設計目標較為長遠，而且在計算機技術的數據保障下，可實時分析到農業機械工程設計的每一環節，并且提高其智能化程度，最終使得農業機械工程設計的向前創新發展[1]。
1.1.3有利于提高農業機械建模的準確性
對比傳統的設計方式，從開始到最終都需要在每一個環節，設置參與的人及需要的物料等。那么從整個設計過程來看，傳統設計消耗了大量的人、財、物力，而且設計方法還不一定符合實際需求。而反觀數字化設計，通過現代計算技術先模擬出一個與實物相近的數據模型，在對其進行各方面的調試匹配，可以在較短的時間內完成正確數據的組裝，再將最后組裝的模型數據應用到實物投產當中。因此，數字化設計一方面降低了大量的生產成本，另一方面也提高了農業機械建模的準確性。
1.2數字化設計應用
1.2.1應用在農業機械設計創新上
技術人員在進行農業機械工程設計時，要從用戶主體出發思考其的多用性，即從農民出發，在購買農業機械設備后，為其帶來的實際效果是否值得購買的價格價值。而在農村種田勞作過程中，普通的機械難免會發生種種問題，如因爬坡力不強導致機械爬不上坡，或因軸承帶承受不了壓力崩斷等問題。如果利用數字化設計的全面性，就可在機械設計時預知這些問題，并通過改善設計解決這些問題。由此可見，數字化設計一方面提高了農業機械的重復利用率，另一方面也提高了產品設計的創新能力。
1.2.2將虛擬現實技術應用于農業機械設計
在建造與實物同比的3D模型時，可通過虛擬現實技術進行反映，使得建模具有極高的仿真性。一方面，在農戶進行購買時可將其用于展示展覽，因為既可以讓農戶了解產品的全部性能，又可以提高農戶對于產品的體驗程度。另一方面，對于農業機械的研發人員，虛擬現實技術可以讓其更好地投入到農業機械開發的工作當中，從而提高農業機械的實用程度[2]。
2動態優化方法在農業機械設計中的應用
2.1動態優化方法現狀
目前，主流的動態優化方法是指通過農業機械本身具有物理性質，分析得出的具體數值作為安全、實用效果的驗證標準，并且將這些數值作為農業機械生產的設置指標。但隨著農業經濟的不斷發展，人民日益對于糧食的需求量逐漸增長，導致農業機械的性能要求也日漸增大。因此傳統農機已很難適應現代農業發展，需要使用動態優化方法來為農機設計提供更為精確的數值。而動態優化方法中主要包括兩個步驟，一是根據實物的實際情況建模，二是分析數據后，選取合適數據進行建模[3]。
2.2動態優化方法的數學模型方法
2.2.1有限元法
該方法主要是利用彈性力學的原理，根據農業機械的物理特征，將其分為若干個可計算的模塊，分別導入相應求值公式推導算出數值，最終將這些數值與實物分析比對，如果出現差值那么就是找出問題所在，然后再進行研究分析。但不足之處是，物理公式一般是在恒定的條件下計算，而農業機械作業的環境總是不恒定的，那么計算出的數值是帶有偏差的。因此，對于有限元法的數值需要進行多次比對改正，才可以確定最終數值。
2.2.2實驗模態分析法
在農業機械結構中，其中有種物質叫做模態，通過對模態的固定頻率等數值分析，會對農業機械出現的故障、輻射噪聲等都有一定的診斷、控制或其他作用。另外，如果將模態分析法與有限元法綜合并用，那么得出的數值將更為準確，因此建造的農業機械結構就更為科學合理。
2.3動態優化方法在農業機械設計上的應用
2.3.1利用農業機械的約束條件求出抗振值
每個農業機械設計都有一個總的設計思路及程序，而動態優化方法就是要保證在總設計思路內，并且使其不得跳出總設計程序外。比如，在不受其他條件的影響下，可有三種關于農業機械設計動態優化方法，分別為基于變分原理、基于極小值、基于模態柔度及能量平衡三種方法，同時三種方法又分別通過分析泛函數、形狀函數、質量、剛度等條件進行分析，最終求出一個最為穩定的抗振值，并以此值作為建造農業機械工程設計的參考值。如果求出的值是正確的，那么會大大提高農業機械的工作效率[4]。
2.3.2通過農業機械規格找尋數字變量
通常而言，設計農業機械結構的人們會依據以往的經驗判斷其規格，比如農業機械的中耕機比一般的規格小，那么設計師們會根據經驗及市場行規分析評判，并得出一些基本的數據信息。通過這種多次的檢查評估，才能最終確定適合該農業機械工程設計的動態優化方法。而這些數據信息都被稱作為數字變量，因此通過對這些數字變量的反復分析，才能提高農業機械工程設計的完整平衡性。
3結束語
綜上所述，數字化設計和動態優化方法都對農業機械設計有著重要作用，但數字化設計更偏向于使用現代科技手段去完成設計，一方面對于購買者更具有吸引力，另一方面可以降低農業機械工程設計的成本。而動態優化方法是用數值分析的方法來完成設計，一方面具有很強的數據說服力，另一方面還可以豐富農業機械工程的設計理論依據。
參考文獻：
[1]鄧嶺，李程.優化設計在農業機械設計中的應用研究[J].南方農機，2019，50(17)：63+65.
[2]李薇.數字化設計在農業機械設計中的應用[J].農機使用與維修，2019(7)：33.
[3]李玉芹.動態優化方法在農業機械設計中的應用研究[J].山東農業工程學院學報，2019，36(6)：13-14.
[4]劉強.自動控制技術在農業機械中的應用[J].農機使用與維修，2017(3)：1-2.
作者:邵仁杰 高剛毅 單位:荊楚理工學院
