發(fā)布時(shí)間：2022-04-28所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：根據(jù)系統(tǒng)工程的一般理論，提出了一種基于系統(tǒng)工程原理進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)試驗(yàn)的方法，分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和存在的問題，并基于系統(tǒng)工程原理分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，并確定了農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)律和方法，最終設(shè)計(jì)了包含了農(nóng)業(yè)機(jī)
摘要：根據(jù)系統(tǒng)工程的一般理論，提出了一種基于系統(tǒng)工程原理進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)試驗(yàn)的方法，分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和存在的問題，并基于系統(tǒng)工程原理分析了農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，并確定了農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)律和方法，最終設(shè)計(jì)了包含了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求、農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)、農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)細(xì)化分解、現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法及反饋驗(yàn)證六部分組成的農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，從而為農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究試驗(yàn)提供參考。
關(guān)鍵字：系統(tǒng)工程;農(nóng)業(yè)機(jī)械;設(shè)計(jì)方法;機(jī)械描述
0 引言
農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的性能取決于設(shè)計(jì)，農(nóng)業(yè)機(jī)械也有其專有的工程特性，從設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究也是促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展進(jìn)步的重要手段。目前，農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)仍主要是基于重要功能部分零部件，并以改變零部件的特性為重點(diǎn)，其結(jié)果是更注重零部件的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，對(duì)其他部分乃至整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)注較少，往往造成設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品故障率高、可靠性低、工作性能不理想等問題[1]。而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械已發(fā)展成為機(jī)、電、液一體化的技術(shù)系統(tǒng)，信息化程度也不斷增高，傳統(tǒng)意義上的農(nóng)業(yè)機(jī)械，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)當(dāng)中只是被稱作“機(jī)械部分”，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方法已無法完整描述現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械[2]。
因此，本文提出根據(jù)系統(tǒng)工程原理進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，研究農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)工程特性，分析農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)的組成，研究探索一套結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)境、農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求、農(nóng)機(jī)產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)、農(nóng)機(jī)系統(tǒng)細(xì)化分解、現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法及反饋驗(yàn)證六部分組成的農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
1 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方法現(xiàn)狀
國(guó)外農(nóng)機(jī)產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的機(jī)型普遍較大，可以實(shí)現(xiàn)多種機(jī)具牽引，外形設(shè)計(jì)較為美觀，安全創(chuàng)新等方面重視程度高，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的精巧程度和設(shè)計(jì)水平較國(guó)內(nèi)相同產(chǎn)品展現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)[3]。而且農(nóng)機(jī)發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)企業(yè)為了保證農(nóng)機(jī)質(zhì)量，非常關(guān)注農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)過程。發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)機(jī)企業(yè)可以利用規(guī)模優(yōu)勢(shì)不斷將最新的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)，使其設(shè)計(jì)生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)裝備不斷向智能裝備發(fā)展，并結(jié)合本企業(yè)的生產(chǎn)加工，分別構(gòu)建出來了自身企業(yè)特色的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)手段完善出設(shè)計(jì)制作平臺(tái)[4]。
機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的通用設(shè)計(jì)方法：整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) →各系統(tǒng)設(shè)計(jì)→組成系統(tǒng)的部件設(shè)計(jì)→零件強(qiáng)度校核。結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)目標(biāo)，從逆向工程為主要視角和方案，根據(jù)目前的機(jī)械理論，分析設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)和原理，并參照設(shè)計(jì)需求確定農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作參數(shù)。一般會(huì)形成多套的設(shè)計(jì)方案，然后通過試驗(yàn)對(duì)比分析方案的優(yōu)良，最后再整合優(yōu)化形成一套完整的設(shè)計(jì)方案。
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現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)思路已經(jīng)較為完善，主要分為以下幾個(gè)步驟：分析設(shè)計(jì)目的、匯總已有方案、對(duì)比現(xiàn)有的問題、優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化分析、樣機(jī)加工制作、開展試驗(yàn)研究。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)和設(shè)計(jì)方法理論等相關(guān)技術(shù)知識(shí)的指導(dǎo)，形成了一套簡(jiǎn)單形象且容易操作的設(shè)計(jì)思路。對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也已經(jīng)形成了固定的設(shè)計(jì)模板：對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行功能分析→枚舉已有的方案 →初步選取確定一種機(jī)構(gòu)形式→分析并開展相關(guān)計(jì)算→ 對(duì)作物的相關(guān)物理特性進(jìn)行分析→試驗(yàn)分析對(duì)比計(jì)算結(jié)果→對(duì)形成的方案進(jìn)行可行性分析→確定設(shè)計(jì)參數(shù)。
2 農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
目前，我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)還是基本的設(shè)計(jì)構(gòu)型方面，主要通過設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)形成一定的概念，然后通過利用一定的較為現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和理念對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)象開展設(shè)計(jì)工作，而且一般是對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械內(nèi)部的具體某一機(jī)構(gòu)。現(xiàn)有傳統(tǒng)的研究模式存在較多的問題，較為嚴(yán)重的問題是設(shè)計(jì)過程當(dāng)中對(duì)現(xiàn)有的方案參考程度過高，造成了農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重的同質(zhì)化，直接就導(dǎo)致了所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品創(chuàng)新性不夠，而且過分的依賴設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。雖然經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以提高設(shè)計(jì)效率，規(guī)避設(shè)計(jì)問題，但這也進(jìn)一步限制了農(nóng)業(yè)機(jī)械的多樣化發(fā)展，更不能夠優(yōu)選出最佳的設(shè)計(jì)方案。另外，現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作絕大多數(shù)都是圍繞一定的具體設(shè)計(jì)對(duì)象，著眼于一項(xiàng)具體目標(biāo)和問題來開展改進(jìn)或者是優(yōu)化，以現(xiàn)有較為成熟的技術(shù)和固化的設(shè)計(jì)參數(shù)開展研究工作。近年來，隨著我國(guó)技術(shù)水平的不斷提高，農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)也在，不斷采用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方法并開展了系列卓有成效的工作。然而先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手段雖然在不斷推廣，但是核心的設(shè)計(jì)模式仍然不夠系統(tǒng)，設(shè)計(jì)過程以及理論研究仍然主要拘泥于解決單一機(jī)構(gòu)或機(jī)型，缺乏通用理念和系統(tǒng)思維。
根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)組成和農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)環(huán)境影響因素，結(jié)合現(xiàn)有的成熟設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程，重新建立農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，如圖1所示。農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念：在系統(tǒng)工程理論指導(dǎo)下，結(jié)合系統(tǒng)環(huán)境影響因素，并借鑒現(xiàn)有的成熟的設(shè)計(jì)方法和流程，以需求為根本目標(biāo)，采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、細(xì)分化解、反饋驗(yàn)證等方法設(shè)計(jì)開發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)，具體主要設(shè)計(jì)步驟如下：第一步，在農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相互結(jié)合的基礎(chǔ)上，針對(duì)機(jī)械、植物、土壤特點(diǎn)不同，構(gòu)建農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)境;第二步，依據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)目的要求，并細(xì)化性能指標(biāo)以及具體分步驟完成動(dòng)作;第三步，從農(nóng)機(jī)產(chǎn)品功能要求出發(fā)，設(shè)置設(shè)計(jì)約束條件，從成本、能耗等多方面約束規(guī)范設(shè)計(jì);第四步，對(duì)農(nóng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)化分解，利用系統(tǒng)工程視角對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行描述，分解為物料流、能量流、信息流，并進(jìn)一步功能分解;第五步，利用現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試制、試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，確定初步設(shè)計(jì)方案;第六步，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求、約束條件等多項(xiàng)反饋信息下優(yōu)化完成農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
3 結(jié)語
1)分析了現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中存在的問題，結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械特點(diǎn)，建立了土壤-植物-機(jī)械的共同影響下農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境。
2)根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計(jì)影響環(huán)境、設(shè)計(jì)理念、系統(tǒng)組成等，建立了物料流、能量流、信息流的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)組成和系統(tǒng)研究邊界，設(shè)計(jì)了包含了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)境、農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求、農(nóng)機(jī)產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)、農(nóng)機(jī)系統(tǒng)細(xì)化分解、現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法及反饋驗(yàn)證六部分組成的農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法。——論文作者：劉樹峰1，2 ，張廣玲1，2*，呂釗欽1，2 ，李光提1 ，李玉道1 ，束 鈺1
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