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摘要:虛擬樣機技術是當前計算機技術發展的產物，對相關行業的設計產生了巨大的影響。文章先對虛擬樣機技術進行了簡單介紹，分析傳統機械設計中存在的問題和虛擬樣機技術的優勢，闡明了其在農業機械設計中的具體應用，最后對虛擬樣機技術的助推作用進行了總結。

關鍵詞:虛擬樣機技術;農業機械;助推作用

經濟的飛速發展帶動了科學技術的不斷進步，計算機領域的技術發展對各行各業都產生了深刻影響。各種計算機軟件的出現將人們從繁雜的辦公事務中脫離出來———可以利用各種各樣的辦公軟件處理日常事務。各種仿真軟件的開發，讓眾多行業的設計過程可以借助于仿真軟件，有效的提高設計工作的效率，同時也節約了相應的制造材料，有力助推了相關設計工作的發展。而在農業機械的設計方面，仿真軟件也發揮出很大的作用，在仿真軟件中利用仿真虛擬樣機技術和相應的數控制造等技術來實現農業機械設計的“網絡化”過程，有利于農業機械技術的現代化發展。

1虛擬樣機技術概述

虛擬樣機技術(virtualprototypingtechnology，VPT)，簡稱為VPT技術，是興起于21世紀的虛擬數字化設計仿真技術。其功能較為強大，融合了機械運動、數字化建模和網絡信息等諸多元素，因為其還擁有對設計出的產品的分析和系統化測評能力，在仿真設計中表現出更加強大的功能。在具體的機械設計過程中，設計人員主要是利用計算機中的虛擬樣機軟件來實現。一般而言，設計人員常用的設計軟件包括了ADAMS和SIM-PACK等，運用這些軟件來完成整個農業機械的設計過程。虛擬樣機可以代替現實的物理產品，對產品的設計、制造、服務和循環等多個部分進行展示，讓設計可以由網絡虛擬實現，同時能有效研發相關產品，有利于節約相關資源。

2傳統農業機械設計過程中存在的缺陷

針對傳統機械設計中存在的問題，虛擬樣機技術進行了解決。在傳統的機械設計技術中，設計的方法比較落后，并且采用圖紙進行設計的方式使得設計中的問題難以更改，再加上要求的圖紙的精確度較高，使得整個設計圖紙的繪制過程比較繁瑣［1］。在設計圖紙出來后照著圖紙進行相關產品的制作中，在發現其中存在的問題后，該實物產品也就報廢了，存在資源浪費，拉長機械樣機的設計生產周期，耗費資源較多等問題。此外，傳統設計方式的圖紙難以實現網絡上的快速傳輸，對實現異地規模化生產也形成了阻礙。而虛擬樣機技術的發展，為解決傳統的機械設計提供了一條良好的解決道路，對機械樣機的設計生產效率的提高起著巨大作用。

3虛擬樣機技術的優點

虛擬樣機技術不僅在農業機械設計方面發揮出重要作用，在其他工藝產品的設計方面同樣展現出其獨特的優勢。其優點主要表現在以下幾個方面:①這是這個網絡時代的產物，符合時代的發展趨勢，能適應當前的辦公平臺，實現數據和圖紙在網絡上的快速傳輸，能利用網絡實現設計的全過程，利用現代信息技術分析相關數據，能有效提高機械設計的創新效率，對機械發展起著巨大的推動作用。②通過這種方式可以減少人工進行相關數據的計算工作，在很大程度減少了在試制相關零件時所花費的人力和材料［2］。③在虛擬技術中的機械設計，因為利用的是虛擬樣本，所以在修改方面比較方便，能通過科學化的計算及時修正相關數據，對試驗結果也能很快得知，更加方便快捷，并且能在短時間內重復進行試驗，有利于搶占市場先機。

4虛擬樣機技術在農業機械設計中的應用策略

4.1機械產品運動設計應用

在現代的機械產品的制造中，因為科學技術的發展使得各個新型機械不斷出現，解決了人們在生產生活中的難題，同時人們對機械的便捷程度等的要求也不斷提高。為了滿足市場需求，機械的功能需要更加多樣，而其設計也就變得更加復雜。隨著農業的發展，在農業中復雜機械的類型也是越來越多，但是在提升效率和精度方面還有上升空間，而這也成為了農業機械不斷攻克的難題。因為傳統的機械設計模型難以看到農業機械中設備運動的視覺仿真效果，對農業機械真正的工作狀態很難有比較準確的衡量，對農業機械樣機的生產發展也形成了阻礙，而虛擬樣機技術就可以對農業機械樣機的運動效果進行呈現，對樣機的運動響應性進行分析［3］。利用ADAMS軟件中的虛擬模型仿真分析，較為簡便的構建起相應的農業機械產品設計的運動響應模型，從而幫助相關的設計人員對該農業機械樣品的運動效果進行分析，對機械的運動軌跡和響應時間也能有比較精確的數據，方便對該產品進行改進，對農業機械效率的提升起到強有力的助推作用。

4.2機械產品造型設計應用

在農業機械的工作效率都相似的情況下，農業機械的造型也成為人們選擇的一個重要因素，其實產品的造型不僅能提供具有美感的視覺效果，相應的特殊造型也能提供特殊的產品服務。在傳統的機械設計軟件中，由于科技的限制只能提供二維或者是三維的靜態造型模型，但是利用ADAMS軟件的虛擬樣機技術可以實現對農業機械三維造型的設計，在仿真程度上更加凸顯出其優勢，并且針對比較復雜的機械構造也能將其分解為零部件進行，從造型和仿真性上都能實現較大的改良。如圖1所示，在農業機械的設計過程中，設計研究人員針對收割機中某一零件，將其引入到ADAMS軟件中，形成三維造型，在形成更直觀的視覺效果的同時，針對其中的不足進行優化，實現對關鍵零部件的造型優化設計，從而實現更為理想的效果。

4.3機械控制系統仿真應用

應用虛擬樣機技術的農業機械設計中，AD-AMS軟件可以幫助設計人員對機械產品進行控制系統仿真，對農業機械產品設計的系統控制性特征進行整合，能有效提升機械運動的穩定性和基準度，對農業機械設計的發展具有重要作用［4］。如圖2所示，在李文豪對稻谷收割機關鍵部位的的研究設計中，其利用虛擬樣機技術建立起零部件的三維模型圖，并形成了集成仿真，對其關鍵部位的運動過程進行了仿真分析，為收割機后續的設計制造提供了較為精確的數據。

5虛擬樣機技術對農業機械設計的助推作用

虛擬樣機技術的發展，對整個設計行業都產生了重要影響，而在農業機械設計中，其作用更加凸顯出來，并且得到了廣泛的應用。民以食為天，當前國家對農業發展的重視程度不斷加深，對農機補貼的扶持力度不斷增加，這些對農業機械設計的發展起到了助推作用，而虛擬樣機技術也在不斷推動農業機械設計的現代化，是符合當前中國努力建設農業強國的國情的。隨著現代化進程的持續推進，虛擬樣機技術也獲得了極大的發展，應用的領域也不斷擴展，在農業機械設計中發揮出越來越重要的作用，對推進農業機械設計的現代化具有重要意義。再加上相關的研究機構和相關研究人員的努力研發和推廣，讓農業機械設計可以實現“網絡化”發展，利用虛擬樣機技術，將整個農業機械的設計過程“搬運”到計算機程序中，有效節省了相關的人力和物力。此外，虛擬樣機技術在促進農業機械設計發展的同時，對農業的現代化發展也起到了重要的推動作用，從一定程度上提升了農業的生產效率。正如前文所述，利用虛擬樣機技術可以在較短的時間內得到相關機械的設計過程和結果，能有科學的數據分析和準確的調整，重復進行試驗的基礎上，企業在掌握核心技術時，就能最快生產出相關最新產品，從而實現快速搶占市場先機，這有利于企業之間的良性競爭，也促進農業機械技術的不斷發展。因為技術的發展對整個社會都會產生巨大的影響，而虛擬樣機技術同樣如此。其對農業機械設計技術的助推作用總結而言，主要是促使農業機械技術的創新和發展速度加快。同時，虛擬樣機技術自身也能獲得不斷發展，被應用的領域也會不斷擴展，應用的程度也會不斷加深。總而言之，虛擬樣機技術對比傳統的機械設計方法從多個方面展示出其獨特的優勢，在運用到農業機械的設計中時也能有力推動農業機械設計的發展，從農業機械的產品造型、產品運動設計和系統仿真運用等多個方面發揮其優勢作用，對農業機械的創新發展具有重要意義。

參考文獻:

［1］孫燈思．淺談虛擬樣機技術對農業機械設計的助推作用［J］．南方農機，2018，49(7):72．

［2］董晨，徐艷．淺析虛擬樣機技術在農業機械設計中的應用［J］．南方農機，2018，49(17):63．

［3］黎運宇．虛擬樣機技術助推農業機械設計［J］．機械研究與應用，2013，26(4):193．

［4］牛犇．虛擬樣機技術在農業機械設計上的應用和發展初探［J］．科技資訊，2013，11(31):58．

作者:張磐 王飛 單位:鄭州工業應用技術學院