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深談微耕機的現代設計

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深談微耕機的現代設計

發布日期:2017-12-30 作者: 點擊:

微耕機

微耕機等農用機械的市場需求量很大,但目前國內的微耕機存在著很多不足。其功能單一,適用水平低,理論研究不完善,且對其的機理和動力學性能研究還很少,可靠性低。因此,發展人性化設計、研製多功能微耕機、實現微耕機控製的智能化及結構的標準化已成為我國微耕機發展的必然趨勢。葛雲等人通過理論研究建立了微耕機空心旋耕刀軸的模糊可靠性優化模型,並用Mathcad軟件求解優化模型;蔣建福等利用ADAMS多體動力學仿真軟件對小型農業作業機質心測量建立了虛擬質心測量平台‘引。

  1、方案設計

  在進行微耕機市場調研活動後,提取了市場技術與功能需求的資料信息,將這些信息定性或者定量數值化,經數值分析後,提出幾個方案進行評估決策,最後選擇最優方案。

(1)、TRIZ創新設計

  在對微耕機技術、功能等方麵進行創新設計的過程中,運用TRIZ理論進行創新設計是一種全新的方法。圖2是TRIZ理論流程圖,結合TRIZ的衝突解決矩陣,確定影響微耕機性能的矛盾衝突參數,如形狀、運動物體的能量、可製造性和可操作性等。在衝突解決矩陣給出的發明原理中,找出可以解決矛盾的幾條原理,如曲麵化、振動、自服務、複合材料等。通過分析得到耕地質量的好壞、牽引阻力的大小與刀具形狀的關係。TRIZ理論與頭腦風暴法、試錯法等傳統創新方法比較的明顯優勢是不逃避矛盾、不采取折衷或妥協的做法,而是完全解決係統中存在的矛盾,獲得最終理想解。

  (2)、模糊評價法

  從市場調研活動中,得到了市場對微耕機的性能與使用需求的信息。這些信息其實是一種模糊的概念,即不能用(0-1)的“非此即彼”語言判斷其是與否,而是介於兩者之間的“可此可彼”的信息,可應用模糊數學中的模糊集合來評價其多目標的參數。模糊集合與概率論不同,概率論是解經典或精確性集合論,而模糊集合是具有不精確邊界的集合。例如,描述微耕機的使用性能,不能用具體數學模型來描述其噪聲振動的具體參數。假設設計者對微耕機的性能指標提出了耕深、速度等評價,對其使用指標提出了碎土率、噪聲、振動、操作方便及安全的評價,進行n個設計方案的模糊綜合評價和決策:①由圖3[181建立微耕機評價目標樹,通過調研數據得出權重係數分布;②根據評價集優、良、中、差等設計一個各方案評價目標的初步評價語;③模糊評價,得到權重矩陣A,通過專家評審給分建立評價矩陣R;④由B=AR進行綜合評判。B就為最後的模糊評價結果。B值越大,說明該方案越優,從而得出最優方案。

2、數字化建模與仿真

  數字化建模與仿真技術在機械領域的應用甚廣。進行數字化建模與仿真避免了設計人員憑經驗在二維圖上的繁重工作,提高了農業機械設計水平。通過對微耕機零部件的實際裝配過程進行仿真,可以較為直觀地了解其過程。計算機動態仿真技術可以在微耕機的設計階段獲得比較合理的結構參數。目前,我國已有人在聯合收獲機產品設計中運用了數字化建模與仿真。同理,可以將該技術應用到微耕機的設計中,采用Pro/E軟件進行微耕機產品的設計與虛擬裝配,在ADAMS上進行運動仿真。這樣借助計算機軟件建模仿真。大大縮短了微耕機開發設計周期,提高了效率。

  3、人機工程設計

  目前,我國的農業機械大多參照國外的技術設計。因為人種、地域差異,很多機器性能無法與我國人種和環境相協調。例如,振動和噪聲程度兩大技術難題還有待於進一步的研究和改善。有人提出了用一體化剛性傳動技術組成農機傳動係統代替傳統係統,這種方式提高了傳動效率,降低了功率損耗。另外,運用模糊邏輯算法可以對噪聲和振動影響舒適度進行量化評估,將農機作業時采集的數據信息傳送到模糊邏輯控製器當中,進行反饋學習,從而調整機械參數,以保證其舒適度值在期望範圍內,這樣降低了機械對人身體的危害。

  4、其他現代設計方法

  微耕機的設計過程中還可以運用更多的現代設計方法,如對微耕機的可靠性指標以及量值進行可靠性設計;從整個設計到製造階段運用並行工程集成係統,將微耕機零部件按功能需求進行模塊化設計以及重構模塊化設計;設計出能拆卸的工作部件的綠色設計等。

 

  由於農業機械的購買群體是廣大農民,而我國處於社會主義初級階段,農民的收入有限,因此購買力不高,昂貴的農業機械設備對於農民來說難以承擔。性價比矛盾,這就導致了很多企業從經濟利益方麵考慮,不願意在農業機械的研究與開發上麵投入較多的資金設備,阻礙了我國農業機械化的發展。

  目前,我國政府出台了一係列惠農政策,頒布法令和投入資金鼓勵農民購置農機,這樣刺激了農民的購機願望,通過宏觀調控手段,促進了農業機械的發展。我國農業向機械化發展,需要更多的專家學者對農業機械發展進行研究、創新設計,開發出更適合我國國情的農機產品。

  農業機械經濟化、舒適化、智能化是其發展的必然趨勢。在未來的發展研究中,必須在保證農業機械效率的前提下,提高生產作業的舒適性,使得操作更加簡便、機型更加輕便、價格更加便宜等。



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