基于数学建模的农业机械数字化设计研究.pdf

2023 年1 月下 Agricultural Machinery and Agronomy 农机与农艺 65 基于数学建模的农业机械数字化设计研究 赵　娜，段志霞 （济源职业技术学院，河南济源 459000 ） 摘　要：为了切实满足当前用户对农机的应用要求，本研究从数字化设计在农业机械设计中的应用、数学建模技术、农业机 械数字化设计方向与实例等方面展开探讨。研究结果表明，通过数字化设计技术对农业机械进行优化设计的方式，提升了农 业机械的整体质量，减少了农机零部件加工花费的时间，降低了农业机械设备加工的成本，提高了农业机械生产效率，推动 了现代化农业的发展。 关键词：数学建模；农业机械；数字化设计 中图分类号：S220 文献标志码：A DOI ：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.02.019 近年来，随着农业机械购置补贴政策的实施，农 验证农业机械运动学与动力学特征的目的。最后，有 业机械越来越普及。因此，为提升农业机械的工作质 限元分析技术在应用过程中，可以通过在完成设计工 量与效率，将数字建模技术应用到农业机械设计工作 作的农业机械零部件上施加荷载并对零部件应力分 中，提升农业机械设计的数字化、智能化水平，可以 布情况进行分析、优化的方式，避免因存在的应力大 为后续机械零件加工、设备生产等工作顺利推进提供 量集中导致零部件出现变形、破损等问题，达到延长 [1] 有力支持。 零部件使用寿命的目的 。 1 数字化设计在农业机械设计中的应用 2 基于数学建模的农机数字化设计方向 现阶段，数字化设计技术主要包括数字化仿真技 在信息技术不断发展的过程中，数字化设计方式 术、数字化建模技术、虚拟现实技术、有限元分析技 得到了广泛的普及，并在一定程度上提升了设计工作 术等。首先，数字化仿真技术主要是通过综合应用 的质量与效率。在当前的农业机械设计工作中，数字 仿真分析软件与有限元分析法对农业机械传动部件 化设计技术的应用，指的是利用计算机或者网络技 的力学性能进行模拟与分析，找出其中存在的设计 术，对需要设计的农机进行建模、分析、优化处理， 缺陷，及时对缺陷进行处理，切实提升产品的设计质 提升设计方案的精确度与可行性。 量。其次，数字化建模技术可以被分成产品建模与过 2.1 农机数字化设计技术的应用基础 程建模两部分内容，其中产品建模是以农业机械产品 在当前的农业机械设计工作中，数字化设计方式 的特征为基础，进行参数设计工作，设计内容包括各 得到了广泛的应用，较为常见的应用方式是利用计算 种零部件的三维建模、虚拟装配等；过程建模则是对 机、网络技术，先将农业机械设计优化任务转化为数 农业机械零部件加工过程进行优化的建模操作，可以 学模型，然后将设计工作中存在的各类问题均转化为 有效提升零部件的加工质量与效率。在现代化农业 数学问题，通过对具体数学模型进行解析，保证农机 不断发展进步的背景下，农业机械数字化设计工作对 数字化模型能够满足任务目标的要求，最终获得具有 建模技术提出了更高的要求。具体来说，现代化农业 较高可行性的设计方案。现阶段，在农业机械数字化 机械数字化建模过程中应用到的建模技术，需与当前 设计工作中，主要以理论分析法为基础，开展数学建 计算机软硬件的发展水平相匹配，并且需要保证建模 模工作，即先对农业机械各部分性质进行分析，明确 算法较为简便，以便为后续建模工作的开展与完成提 其因果关系与前后联动性，然后利用数学工具描述在 供有效的支持。同时，在建模工作中，应保证模型在 适当条件下关系的具体数量特征。考虑到一般情况 不同限制条件下，仍具备较高的准确性与可靠性，并 下关系的数量特征是数学模型的数值解而不是模型 且为了降低后续模型加工的难度，在模型设计过程中 的解析解，这一情况的出现会对后续模型构建工作造 需要清楚地标明模型设计目标、过程与结果。再次， 成一定的阻碍。为切实解决