我国虽然是农业大国，但并不是农业强国，我国的农业在发展现代化的过程中非常缓慢，这其中有较多的原因，下面将进行详述。我国在农业机械方面发展缓慢的原因有多方面，首先是因为生产工具没有运用到农业中来，最新的生产工具通常使用于土木建筑或者手工业生产。那么在这种情况下农业机械自然得不到较好的发展。我国所使用的先进农业机械主要包括拖拉机、不同规格的犁、不同规格的耙、插秧机、排灌机、拔秧机以及相关的育秧设备，这些农业机械在农业生产中得到了较多的运用，而且极大地提高了农业生产效率。我国现今在农业机械的设计过程中主要是注重产品的实用性，而并没有注重产品的外观形状。所以有的农业机械看起来古老但确十分耐用。出现这种情况的原因主要是由于农业机械的设计人员没有切合实际的来考虑人民群众的需求。另外，现今的农业机械还有一个显著的特点就是笨重低效，农民在使用农业机械的过程中会非常费劲，而且操作极其不灵活。这无疑会影响农民对于农业机械的操作，之所以要在农业机械设计中运用仿生设计就是要改变农业机械传统的缺点，使其在农业生产中得到更多地运用，并且切实解决农业生产中过度使用人力的情况。
2仿生设计在农业机械设计中的应用意义
通常人们认为仿生设计大多运用于高科技产品中，而不会运用到农业机械的设计与生产过程中，但是这种想法是错误的，我国属于农业大国，人们在耕种的过程中会非常辛苦，将仿生设计运用于农业机械的设计过程中将能够很好地改善我国农业机械的设计现状，不仅在外观上更加美观，而且在操作性、舒适性方面都会有很大的改善。由于农业机械对于我国的农业生产有着重要意义，所以下面将详述仿生设计在农业机械设计中的应用意义。
2.1外观上的仿生设计
仿生设计包含很多方面，仿生的主要目的就是使得农业机械能够更好地使用。虽然农业机械的工作环境非常恶劣，其沾满泥土是非常正常的一件事。但是这并不代表其不能设计的更加美观。传统的农业机械外观非常简陋，没有好看的色彩也没有突出的外观，而且所有的农业机械都存在这一问题，那么给人们的感觉就会很差，在农业生产中也只是机械呆板的操作机器，没有很好的感觉体验。但是在农业机械的外观设计中增加仿生元素就会使得农民在使用机器的过程中倍感亲切。不少汽车的外观设计都是采用仿生设计，不仅是因为采用仿生设计能够使得其具备更好的性能，而且还会使得其外观给人很大的震撼。有的汽车造型类似于毒蛇，有的造型类似于鲨鱼，这些造型不仅能够在驾驶的过程中使得汽车具有更好的抓地力而且具有非常靓丽的外观，使人眼前一亮，这样无疑会刺激人们的购买欲望。虽然农业机械活动的区域仅限于农田周围，但是这并不代表其一定不能设计的过于靓丽。欣赏美的事物是人们共同的爱好，那么农民在使用农业机械的过程中也可以欣赏，设计师可以将农业机械的外观设计成牛的外观，那么无疑会更加形象，或者设计成为类似变形金刚的形状，这样可以促进用户的购买欲望。外观是一个产品的形象，如果一个产品没有好的外观那么就算其多么实用也没有较多的人去购买，利用仿生设计就可以很好地解决农业机械的外观设计。
2.2功能上的仿生设计
人类虽然是地球上的主宰，但是并不代表人类的任何功能都比其他的生物强，其实有很多的生物在部分功能上是远远超过人类的，因为这些生物在长达百万年的进化过程中能够继续存活必然有其特别的方面。人类之所以采用仿生设计就是要向其他的生物学习更好的知识，而且仿生技术也是人类发明创新的源头。仿生学就是在模仿生物的功能，并且利用其功能来解决目前技术上存在的缺陷。人们依据蝙蝠的生理习性发明了雷达，这就是很好的仿生设计。将生物的功能用于自己所需要的地方。那么在农业机械的设计过程中同样可以采用仿生设计，这还需要农业机械的设计师多在自然界观察，并在生物的生理习性中找到相关的地方，然后将其运用于农业机械的设计制造中，这样将有效地改善农业机械的功能。
2.3结构材料上的仿生设计
仿生是全方位的，不仅在外观和功能上进行仿生，而且还可以从结构和材料上进行仿生。人们可以通过观察生物的结构和构成来更好的设计相应的仪器，有的生物在结构上非常精巧，而且非常合理，人们就可以根据这种来设计更少材料更大空间的房屋。而且有的生物材料是非常好的，例如土壤动物的脱土原理，人们就模仿这种材料并将其运用于犁体中。这样在其使用中就可以减少摩擦力并且有效的减少附着的土壤。每一种生物都有其特有的优势，如果设计人员在日常生活中多多观察就可以发现其优点，但是并不是每一钟优点都是人们可以利用的，所以人们的仿生设计才刚刚起步。通过观察生物的结构以及其自身材料可以为农业机械的仿生设计增加新的灵感与创意。
2.4界面上的仿生设计
在农业机械的设计中，单纯的模仿形态、功能以及结构材料等是非常少见的，通常是两者结合两两结合或者是三者结合，这样生物的优势就能够更好的应用于农业机械的设计中，由于人们对于生物的优点越来越清楚，更多的产品运用了仿生设计，而且多学科的渗透与融合使得仿生设计师有了更加广阔的视野，并且能将自己的想象力和创造力发挥到极致。
3结语
关键词：农业机械化；现状；发展趋势
中图分类号：S23文献标识码：A文章编号：1674-0432（2013）-24-48-1
1我国农业机械化的现状及其重要性
1.1农业机械化的现状
大部分农民深受传统文化的影响，观念陈旧落后，对农业机械化的认识不深刻，对科技含量很高的新设备接受能力差。同时，农民的经济收入水平普遍较低，购买能力有限，也不愿意花高价钱通过正规渠道购买新型机械，目前市面上的农机市场被伪劣产品占据，使农民的利益得不到保障。现存农业机械中多以微小型设备为主，大中型的设备较少。微型和小型机械功能和作业范围都十分有限，不能充分体现农机在农业生产中的价值，对提高生产效率和增加作物产值的作用不高。农业机械化宣传和售后服务体系较薄弱，致使农民很难了解农机在农业生产中的重要作用，严重阻碍了农机的推广和农业机械化的发展。
1.2农业机械化的重要性
农业机械化可以大幅度减少劳作时间，解放农民的劳动力，提高农业生产效率，增加农作物产量，改善农民生活条件，提升农民的幸福感。农业机械的很多作用是人力所无法取代的，特别是在抢农时与抗灾害方面。由此可见，农业机械化在增加农民收入，提高农民生活水平，促进农业经济发展中发挥着重要的作用。
农业机械化是现代化农业发展的必然趋势，在今后一段时期要明确农业机械化的发展思路和方向，采取有效的措施，提高农业机械化的水平，以适应新时期的要求，更好地为农业发展服务。
2农业机械化的未来发展方向
农业机械作为提高农业生产效率、减少劳动力输出的重要帮手，在加快农业现代化建设、转变农业发展方式的重要战略时期，必将大展拳脚。我国农业机械化起步较晚，技术水平远远落后于发达国家，农机产品的质量还有待进一步提高。随着时代的发展、国民经济实力的增强，对农业基础设施建设的投入力度将进一步加大，农民摆脱繁重体力劳动的愿望也将进一步实现，对农业机械的认识和需求必将扩大，传统农业向现代化农业转变是必然结果。展望未来中国农业机械化发展，将呈现以下几个发展趋势：
2.1节能型农业生产机械化技术将会得到较快发展
节能是当今世界经济和人类社会可持续发展的基本保证。农业机械化加强节能技术设计顺应了当今经济发展之要求，是大势所趋。农业机械化节能设计的本质特征，就是在保证产品寿命、功能、质量等硬性指标下，依靠先进科学的技术手段达到降低污染，提高能源利用率的目的。农业机械化在节能上的设计具有重要的现实意义，因为节能是人类生存、社会可持续发展的前提，是人们拥有高质量生存环境、享受健康生活的必然要求，也是未来技术发展的趋势。
2.2农业机械化升级技术进一步加强
我国农业机械化技术水平与发达国家相比，发展较缓慢，技术含量也比较低。随着人口的增长、人民生活质量的提升，粮食优质高产成为首要任务。因此，农业生产对科技含量高，可靠性强，操作方便的大型农业机械的需求将不断增加，引进先进的生产技术，开发此类机械将是未来研究工作的重点之一。
2.3农业机械化设计更具环保性
2.3.1发动机燃料的选择内燃机是农机的动力部件，内燃机的燃料主要是柴油和汽油，这类燃料燃烧后，会产生大量含碳和硫的有害气体，因此在未来的农业机械设计中，会大量研发以清洁能源如：太阳能、氢气、沼气、植物油等为燃料的环保型发动机，减少汽柴油的消耗，降低噪声、废气等污染，并能够减轻碳排放过多造成的温室效应。
2.3.2增强可回收性设计机械的可回收性设计是在产品的设计初期就需要考虑的，主要需要考虑的是：零配件及原材料回收的可能性、回收的成本、回收的价值以及回收的处理工艺。通过对这些问题的思考，优化设计，使将来产品报废后各零部件的二次利用达到最合理的状态，最终达到减少环境污染，减少材料浪费的目的。这种设计趋势会节约原材料及减少加工过程中能源消耗，通过废旧机械产品的再利用，节约大量成本。
3结语
农业机械的发展是促进农业发展进步的力量之源，因此大力发展农业机械化才能保农业、促增收。希望通过本文的介绍，使读者对农业机械化的现状以及未来发展趋势有一个初步的认识。
参考文献
[1]刘晓叙，陈敏.机械产品绿色设计理念[J].机械设计.2005（11）.
[2]袁驰，王健.农业机械的绿色设计[J].农机化研究.2007（6）.
[关键词]逆向工程农业机械设计应用
[中图分类号]TP39[文献标识码]A[文章编号]1003―1650（2016）03―0226―01
引言
随着我国农业机械化进程的逐步深入推进，农业机械正逐步向大型化、自动化、精密化发展，这对农业机械设计提出了更高的技术要求。另一方面，多样化的用户需求、激烈的市场竞争和国外先进理念的引入也迫使农业机械设计企业调整研发模式。因此，在保正质量达到客户要求的情况下尽可能的缩短研发周期，降低生产成本就成了农业机械设计中的重要课题。逆向工程技术的出现，为解决以上问题提供了一个新的思路。
1逆向工程简介
正向工程是人们比较熟悉和习惯的一种方式，他的基本过程为，设计者先进行市场调查，得到研发产品的基本构思，借助CAD设计出产品的3D模型，然后通过数据转经由数控机床产出产品。然而在许多实际问题中，我们面对的是一个物品的模型而不是已知的图纸或者数据模型，这种情况下，需要使用一些方法将实物转化成三维数据模型，这种从实物获得产品的三维模型，进而使用三维模型开发生产的方式就是逆向工程（RE，Re-verseEngineering）。逆向工程是通过一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量所得的数据，采用三维建模方法，重构实物的CAD模型的过程。研究逆向工程，目的是通过对已存的产品的设计原理、结构、材料、工艺装配等各个方面进行分析研究，研制出与原型形相似，但结构、性能等方面更为先进的产品。
应用逆向工程的基本过程如下：
2逆向工程在农业机械设计中的应用
2.1逆向工程在农业机械模具生产中的应用随着农业机械化现代化逐步推进，模具在农业机械生产中的应用也日渐普遍。逆向工程以其独有的优点，契合了模具本身的特点，故而在农业机械模具的设计中应用广泛。
逆向工程在模具生产中的一个重要应用是辅助完成模具的修改定型。模具CAD模型确立后，并不意味着模具设计的完结，而在在模具实际生产前，设计人员往往需要反复对模具进行型面的修改，而这些修改均不能现在原始CAD模型上，即不能直接获得最终的CAD模型，导致模具的设计成本增高和生产周期变长。应用逆向工程技术，可以对已经修改的模具进行数据扫描，然后进行点云数据处理和曲面重构，输出最终的CAD模型，再由CAD模型生成加工程序直接生产，从而缩短生产周期，降低生产成本。
逆向工程的另一个重要应用领域是修复损坏或者磨损模具。大型农业机械的大型覆盖件模具是农业机械生产的普遍和关键性工艺装备。然而，由于模具结构复杂，型面较多，形位精度和表面粗糙度要求较高，导致模具生产成本较高。一旦发生损坏或者磨损，损失巨大。而传统的修复磨具方法由于缺少可靠的参照标准，经常导致修复失败甚至模具彻底报废。逆向工程技术的引入，可以快速获得完整的CAD模型，然后利用ANSYS仿真，对修复后模型的强度、刚度等力学性能进行评价，提出进一步改进方案。如今，逆向工程技术已经广泛使用于模具修复领域，提高了模具修复效率，延长了模具使用时间，降低了生产成本。
2.2逆向工程在农业机械二次创新中的应用
与发达国家相比，我国的农业机械化水平仍处于农业机械化中级阶段的起步阶段，制约农业机械化的一个重要原因就是农业机械技术水平的差距。引进吸收新技术就是快速填补技术空白，弥补技术缺陷的重要手段。然而由于技术封锁等原因，往往无法得到机械的原图纸和三维模型数据，这时逆向工程技术就可以发挥重要的作用。
首先，需要将获得的产品拆分；然后将每一个核心部进行三维扫描，数据处理，得到最终的3D模型。需要指出的是，逆向工程不同于一般意义的“复制粘贴”，是在理解产品的设计思想，技术理念的基础上进行二次创新，这一点在农业机械设计中尤为重要。逆向工程只是一种手段，需要我们的设计人员在充分理解国外先进技术的基础上，设计出适合我国土壤成分、地质地形、工作环境以及经济现状的农业机械。
关键词：数字化设计；设计技术；农机设计
1数字化设计技术的含义及特点
1.1含义。农业机械设计需要结合使用方向来进行，优化功能组成，这样在使用阶段可以降级故障发生几率，农业生产任务也能够高效完成。数字化设计理念在农机产业中虽然应用实践较短，但却取得了很好的成果，所设计的机械结构更能够满足使用需求，基于计算机设备完成的设计任务，可以节省数据分析运算所用时间。借助计算机中的功能软件，能够轻松的完成图纸绘制工作，并通过系统模拟来观察运行期间的设备稳定性，最终得到的产品生产方案更安全可行。
1.2特点。数字化技术是科技发生的成果，农机生产行业正在向自动化控制方向发展，要求设计环节科学高效，必然会应用到数字化技术。分析技术应用特点可以了解到，在设计时间上有明显的节约，可以同时完成多项任务，包括数据的录入与运算，帮助提高产品设计效率。数字化技术还能够结合使用需求对设计方案做出优化，并通过计算机软件来完成设备的运行模拟，这样所确定的最终方案更安全可靠，有效的降低来生产成本。传统设计方法中，需要同时得出多种设计方案，增大了工作任务的难度，这一点在数字化技术中得到来解决。
2当今数字化设计技术研究的热点
2.1计算机辅助概念设计（CACD）。新型技术的应用离不开计算机设备，农机设计过程中会涉及到大量的图纸绘制，计算机绘图软件可以完成这一任务，在工作任务开展期间，技术人员将所得到的参数输入到计算机中，选择相应的功能，便能够将机械图形展现在其中。目前管理图纸绘制的软件也正在完善，功能也有明显的增多，为农业机械设计提供来便捷性。
2.2知识工程（KBE）。知识工程在数字化设计技术中的应用愈来愈广泛。现代设计之所以不同于传统的设计，是由于市场、竞争和技术进步形势的变化，它比过去任何时候都更加依赖于对新知识的获取，而不是依赖经验。过去的一二十年间，在人工智能和知识工程等领域发展起来的基于框架、规划、模型、本体等多种知识建模技术，主要是为实现计算机对知识的智能推理，提高计算机智能服务的。对于新知识的获取，通常有以下几个来源：已有知识；市场信息；数字仿真或虚拟现实；物理模型试验；样机试验；已有产品运行表现。
2.3虚拟原型（VP）。虚拟原型技术，近年来作为数字化设计的一个重要的分支，得到了人们的普遍关注。虚拟原型技术是在CAX（如CAD、CAM、CAE等）/DFX（如DFA、DFM、DFS等）等技术基础上发展而来，它将信息技术、先进制造技术和先进仿真技术等应用于复杂系统全生命周期，并进行综合管理，从系统的层面来分析复杂系统，支持“由上至下”的复杂系统开发模式。虚拟原型是根据产品设计信息或产品概念产生的在功能、行为和感观特性等方面和物理原型尽可能相似的可仿真的计算机模型。虚拟原型技术经过近十年的发展，已经可以部分替代物理原型，在产品设计中得到了广泛的应用。
3农业机械数字化设计技术的发展趋势
农业机械属于制造业的范畴，门类广、种类多，市场需求潜力巨大，据统计，目前我国农业机械产品拥有14大类、95小类，3000多种产品。尽管我国能生产的农业装备品种很多，但产品技术水平、产品结构与发达国家还存在相当差距。在构型设计方面除了利用计算机辅助设计加速产品开发的同时，基于知识工程，利用计算机仿真对产品性能进行预测以优化产品结构也得到了人们的关注。在农业机械产品概念设计方面的研究也有学者开始涉及。今后数字化设计技术在农业机械中的发展趋势，应注重以下几点。
3.1突出产品创新设计。设计过程中应当突出产品的使用功能以及创新性，消费者在购买机械设备时拥有更多的参考。应用数字化技术后，设计阶段创新理念可以更好的展现，结合农机设备使用阶段容易发生的故障问题来进行，将故障发生几率降至最低，这样才能够降低农业生产的成本投入，确保设备具有消费市场。农机设计生产企业有很多，只有突出设计阶段的创新性，才能偶在激烈的市场竞争中占据有利位置。可以明确，产品创新设计涉及到数据开采、知识发现及其重用技术、知识的表达与组织、知识数据库的开发、基于知识的决策技术等。
3.2重视虚拟现实技术。虚拟现实技术的出现，给产品设计带来了一场新的革命，它集3D图形、声音等多媒体为一身，让设计者/用户身临其境的感受产品的设计过程，体验其性能，从而提高设计的成功率。该技术在农业机械设计及制造中非常重要。对于结构复杂、设计困难、设计周期长的大型农业机械的设计，采用虚拟现实技术，既便于模拟产品的某些性能，又便于设计人员对产品的修改，更便于用户针对产品的原型了解产品的结构和性能等，提出反馈意见，加快了产品投入市场的速度。目前国外已提出了两种基于VR的工程设计方法，一种是增强可视化，它利用现有的CAD系统产生模型，然后将模型输入到VR环境中，用户充分利用各种增强效果设备如头盔显示器等产生临境感。另一种是VR-CAD系统，设计者直接在虚拟环境中参与设计。国内相关的研究才刚起步，尤其是VR在工程上的应用方面还缺乏一套较为完善的理论和方法。
3.3强调产品协同设计。农业机械制造企业面临着新的商业环境，如产品定制需求的增多；跨部门甚至跨企业共同协作进行产品设计与制造等，因此，产品设计制造的协同是现代企业适应全球经济的重要手段，也是我国发展农业机械行业乃至整个机械行业所需要瞄准的方向。据估计，发达国家制造企业在新产品的开发过程中往往有40%~70%的工作是与其他企业和合作伙伴共同完成的。如何从浩瀚的产品资源中选择合适的为己所用，这就提出了在已有知识库中的搜索算法实现问题。PTC公司的Web服务器上保存了众多世界领先的零件供应商的百余万个零件，且每月增加几万个新的零件。尽管象PTC公司这样将所有资源都纳入自己的服务器的做法在搜索算法实现上较为容易，但在我国目前采用是不现实的，并且从长远看也不是方向。一个可行的办法就是由供应商在自己的服务器上提供零件的资源信息，这样采用什么特征及其参数引导在众多的供应商之间搜索，以及如何实现客户端各种异构的应用系统与服务器各种异构数据库之间信息的传递就成为研究的方向。农业机械在农业经济和农业的发展中始终处于十分重要的地位，将数字化设计技术引入农业机械行业是改变传统农业机械生产方式，用新技术改造传统农业，支持新兴农业技术，提高农业竞争力的重要手段。
参考文献
[1]王维亮.数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用[J].才智，2013（7）：126.
关键词:农业机械环保节能设计趋势
1农业机械节能环保设计的意义
当前，我国的农业机械采用的是传统设计方法，资源和能源消耗大，效益低，对环境污染严重，是一种高投人的粗放型生产模式。随着农业现代化进程的不断发展，农业机械也在向着高质量、多功能、低能耗和低成本等方向发展。我国每年都有大量的农机产品报废，采用节能环保设计后可使构成农机产品的零部件能够方便地分类回收并再生耗最小，减轻甚至消除农机产品生命周期末端的压力，·使废弃物、垃圾污染程度降到最低。农业机械节能环保设计不仅给社会提供了质量高、成本低的产品，而且还可以带动企业或整个农机行业的振兴与全面发展，提高我国农机产品的竞争力，有效地占领国内市场并扩大出口。节能环保设计已成为农业机械发展的必然趋势。
2农业机械节能环保设计趋势
2.1农业机械的清洁性
常用农业机械动力为内燃机提供，内燃机环境性指标主要存在问题有:消耗一次性能源石油;噪声、废气污染;热排放和漏油污染。废气排放和漏油污染对环保农业影响很大，废气中nox,hc化合物直接影响农产品的品质和农业的可持续发展。农业机械动力环保选型设计应优先选择电力为动力的农业机械，加快开发太阳能、氢气、植物油、天然气发动机。同时加速发动机环保化学设计的研究，采用包括汽油无铅化与汽油抗磨性，柴油低硫化与柴油润滑性，生态燃料与生态摩擦学，汽油机沉积物与汽油清净剂，柴油机颗粒与消烟助燃剂，润滑油和添加剂与排放催化转化，润滑剂生物降解性与生物降解润滑剂，催化助燃/补燃，发动机机械与化学材料制造等措施。减少石油消耗、噪声污染、废气污染、热排放和漏油污染。采取自适应有源噪声控制系统控制发动机噪声。
2.2产品的可回收性设计
可回收性设计是在产品设计初期充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法以及回收处理结构工艺性等一系列问题，最终达到零件材料资源和能源的利用程度最高、对环境的污染程度最低的一种设计。例如，在农业机械中常用的联接件(螺栓、螺母等)的回收与再利用。
2.3产品的可拆卸性设计
设计人员要使所设计的结构易于拆卸与维护。在设计阶段，可采用模块化设计方法，即对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析，在此基础上划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同产品，满足不同需求。这样既可以很好地解决产品品种规格、产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾，又可为产品的快速更新换代缩短设计周期，降低成本，有利于回收和重用，以达到节约资源和能源、保护环境的目的。
2.4环保产品的成本分析
由于在产品的设计初期就考虑了产品的回收与再利用等性能，因此成本分析时就要考虑到污染物的处理成本、产品拆卸和重复利用成本。
2.5材料选择
环保材料是指应来源丰富，便于利用，便于回收再利用且对环境影响小的材料。材料选择是环保设计不可缺少的部分，它也是产品开发设计早期的主要的决策之一。材料选择应尽量减少材料种类，少用有毒、有害材料和贵重稀缺材料，尽量做好材料分类管理和废弃及边角料的回收利用。借助于环保材料的合理选择可实现产品对环境负面影响的最小化。当前这方面的研究工作主要有:环保设计对材料要求的确定;环保材料的选择原则;材料选择的影响因素分析;环保材料的开发与应用;新功能(指环保型)材料的开发与应用;回收物资再资源化的应用等。
3环保设计在农业机械设计中的应用前景展望
环保设计的本质特征之一，是在不影响产品的寿命、功能、质量等指标下，依靠技术手段和管理方法，以达到提高资源、能源利用率为目的的一种先进设计方法。从经济学的意义层分析，环保技术是一种资源节约型有坏配置的相对增值的技术，即在运用等量资源、能源的前提下，环保设计技术是力图比传统设计方法获得数量更多质量更优的产品、使生产过程由粗放型转向集约型的先进设计技术。中国加人wto以后，农业机械产品的市场竞争将会日趋激烈，环保设计技术则是提高产品市场竞争力的有力武器。
关键词：CAD；农业机械；机械工程设计
随着农业机械化的高速发展，农业机械在促进农业产业发展中起着越来越重要的作用。农业机械面临着快速投入市场、高质量、高效率、自动化、精密化的巨大挑战，传统手工制图存在制图速度慢、改型困难、精度差、设计还原度差等许多方面的不足，研究计算机辅助设计CAD技术在农业机械工程设计中的应用，具有重要实践意义。
1机械制图和计算机辅助设计CAD
1.1机械制图。机械制图是用图样表示结构尺寸、工作原理和技术要求的学科，机械制图的工作产品是图样（图纸），是表达设计意图和制造要求的重要技术文件。符合工程设计要求的机械制图至少应包含如下两个方面的内容：1）遵守国家标准[1]。在我国，国家标准对机械图样有严格的规定，图纸幅面、标题栏、比例、字体、图线、尺寸标注等具有明确标准规范。严格执行规范，图样才具有普适性和可读性，才能做到尽可能减少制造环节的理解歧义。2）严格执行正投影法和三视图要求[2]。正投影法是绘制和识读图样的理论基础，三视图是机械设计的制图技术基础。正投影法投影线垂直与投影面，能够表达物体的真实形状和比例。主视图、俯视图、左视图将立体器物用三个方向的投影平面视图绘制出来，构成实物结构、尺寸的完整表达。1.2计算机辅助设计。CADCAD让机械设计从铅笔、直尺画图的繁琐劳动中解脱出来，让设计人员真正做到关注设计与构思。CAD绘图软件构建并保存大量的标准件库、零件库、部件库、常用件库等，且担负计算、信息存储等工作，极大提高了工程设计制图的效率。CAD技术在设计中的主要应用如下：1）丰富的图形及符号库。机械设计中，标准的图形符号会经常用到，一方面，CAD绘图软件提供大量的标准件库；另一方面，工程设计中可以不断积累行业所用的图形符号，形成自制件库。这些图形符号可以随用随调，通过图形符号的组合，“搭积木”式的构造工程设计构思和图样。2）高效的制图效率。制图是设计中将设计构思转化为制造图纸的途径，是机械设计中最为关键的步骤。传统基于纸媒介的手工绘制，任何一次设计或设计改型，必须一笔一划从头做起，耗时、工作效率低下。CAD软件提供了丰富的基础库，存储了应用模板等强大功能，使制图工作变得高效，准确并规范。对于设计改型类工作，更是可以调出原有图样，进行适应性修改即可得到新的图样，极大提高了新型改良机械设计效率。
2农业机械工程设计的特点
2.1农业机械种类繁多。农业机械设计手册根据我国农业机械发展现状，收录了二十五类农业机械[2]。其中包括以下几个方面：1）农业动力机械。包含拖拉机、农船挂桨挂机、农田基建机械。2）农田作业机械。包含耕地机械、整地机械、播种机械、水稻种植机械、中耕施肥机械、植保机械、喷灌微灌设备、潜水电泵、谷物棉花等多种类植物收获机械。3）畜禽机械。包含牧草青饲收储机械、饲料加工机械、畜禽饲养机械。以播种机械为例，又可细分为谷物条播机、精密播种机、旋耕播种机、铺膜播种机、免耕播种机、小区播种机等。仅谷物条播排种器就可分为外槽轮式、内槽轮式、滚齿式、摆杆式、纹盘式、离心式等多种类型。2.2涉及机械工程设计所有子系统。农业机械几乎包含机械工程设计所涉及的全部子系统，如动力系统、传动系统、执行系统、操纵和控制系统等。以农业机械拖拉机机组为例，拖拉机将动力传递到农机具，构成拖拉机—农机作业机组，这个系统包含了液压悬挂装置、牵引和拖挂装置、动力输出轴以及动力输出带轮等复杂子系统，而其中的液压悬挂装置就由悬挂装置、液压系统、操作和耕深控制机构组成。由此可知，农业机械工程设计需要具有较高的系统构建能力、系统分解能力和工程设计水平。
3拖拉机液压悬挂装置CAD工程设计实践
CAD辅助工程设计，分为三大主要步骤，一是原理分析和方案设计，二是结构总体设计，三是绘图试制和分析。3.1原理分析。以农业机械设计手册为参考，液压悬挂装置是挂接和升降机具，并向作业机具传递牵引力。液压悬挂装置设计要求包括：1）连杆位置和尺寸应符合国家标准，以保证牵引装置和不同农机具接口的互换性；2）应产生足够的牵引力，保证农机具具有良好的入土动能，能在较短摆动距离达到所需力量要求，并且保持稳定的牵引力；3）摆动不能超过一定范围，应设计限位机构；4）机具静态固定位置应满足运输要求。3.2拖拉机悬挂装置组成图——方案设计。通常采用三点悬挂（有三个铰链），在履带式拖拉机中也有采用两点悬挂的，装置构成图如图1所示[2]。各装置部件的作用如下：下拉杆提升农具、传递牵引力；上拉杆调节农具纵向平面的俯仰；提升臂带动提升杆和下拉杆上升（下降是靠农具的重力）；提升杆传递提升牵引力的中间部件。3.3结构设计。结构设计是在原理图基础上明确构形、定材料、定尺寸等，并对功能面变形、联接变形、材料变形等做出规定。在拖拉机液压悬挂装置设计中，需要明确以下几个方面：1）后置三点悬挂装置与拖拉机有关的悬挂点尺寸。包括上下悬挂点的联接销直径、球接头宽度、锁销孔距离，以及下悬挂点到拖拉机中心平面的横向距离，下悬挂点的横向摆动量，下拉杆水平时动力输出末端至下悬挂点的距离等参数规范。2）提升高度、提升行程及水平调节范围。包括下悬挂点最低高度、水平调节范围、提升高度、运输高度（下悬挂点轴线与地面完全平行）、下悬挂点间隙、立柱调节范围、最高位置时最小高度、最低位置时最大高度、自由扭转浮动量等参数规范。3）悬挂杆件瞬心位置。包括水平汇聚距离和垂直汇聚距离尺寸规定。根据不同的拖拉机规格进行相应的参数选择，具体可以查看农业机械设计手册，当使用特殊农具时，可以改变部分尺寸。3.4CAD辅助绘图与分析。3.4.1平面设计。利用二维平面三视图绘制图样文件，主要包括以下文件：1）绘制原理图；2）绘制各零件图；3）绘制部件装配图；4）绘制总装配图；5）形成其他种类技术文件。3.4.2三维立体设计必要情况下可进行三维模型绘制，三维模型绘制可用于计算机模拟装配，更能及早发现设计中的缺陷，有利于设计改正。三维模型绘制分层级包含：1）三维实体造型设计；2）三维零件设计；3）三维零件模拟装配；4）三维模拟装配实体动态行为仿真。3.4.3计算机辅助有限元分析。参考农业机械设计手册规定，利用结构刚度矩阵的组集，进行适当的边界条件处理，对农机机架、接头进行有限元建模，利用位移函数和刚度矩阵对机架梁、接头等承力部件进行有限元分析。由于边界条件的不同处理方式会对有限元方程所求解产生较大的影响，一般要求工程设计中保持相对一致的边界条件处理，并尽可能形成边界条件处理规范。
4CAD技术在农业机械工程设计中应用建议
4.1加强标准件、通用件的使用。农业机械使用的铰链以及组装接口部件要求选用标准件、通用件。尽量采用符合国家标准规范的连接部件，有保证农业机械组装灵活、适应性强、操作简便、获取和使用成本低等优势。若采用特殊规范自制件，接口普适性差，加工周期难以保证，制作成本高，且质量难以保证[3]。4.2关注性能成本设计要素。农业机械要求功能合用，性能合理，结构紧凑，强度配比科学。设计中应注意评估农机具性能和安全余量，避免功能性能过剩引起不必要的使用成本浪费[4]。成本控制是一个综合因素，它体现在材料选用、结构用料、制作工艺、使用效率、保养维护等各个环节，关注设计中的成本控制，良好的设计成本控制是设计者知识和技能的充分体现。4.3关注设计工艺性。农业机械工程设计输出图样是农机具制造和加工的依据，设计工艺性决定了工程设计的可制造性。设计工艺性是功能性能、生产加工、生命周期成本、可靠性、安全性、维护性等综合平衡的体现，采用符合现有生产条件、零部件规范、装配简洁的工艺性设计方法是成功设计和经济、合理、可靠制作设备的关键。
5结束语
在农业科技高速发展的今天，CAD计算机辅助设计在农业机械工程设计中已经普及，CAD技术给机械设计带来极大方便，但作为一名高职院机械专业的教师，仍需要不断跟踪国家新标准新规范要求，深入农业应用实践，借助计算机辅助设计CAD软件，综合实施功能性能、结构工艺、成本等设计技术手段，推动农业机械设计向先进性、工艺性、实用性、高性价比等方向不断发展进步。
参考文献：
[1]黄春永.机械制图[M].北京：人民邮电出版社，2012.
[2]农业机械设计手册（上，下）[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007.
[3]刘欢.智能CAD技术在农业机械设计中的应用[J/OL].