[发明专利]一种基于仿真技术的农机设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种农机设计方法，尤其涉及一种基于仿真技术的农机设计方法。

背景技术

农用机械的使用和发展大大提高了农业劳动生产率，提升了农业的综合生产能力，实现了传统手工农业向现代机械化农业的转变。传统的农机设计方法是先由设计人员绘制二维工程图，再由生产人员根据二维工程图进行加工生产，这一过程不仅容易导致设计信息的传递失误，还容易导致废品的产生，产品预见性差，研发周期也比较长，不能快速响应市场需求，并且在样机零件加工完成后还需要进行装配和性能试验，对装配要求高，劳动强度大，此外，在最终样机确定前，往往需要多次反复进行设计、加工和测试，研发成本高。

虚拟维修系统以虚拟现实技术为基础，以计算机及其相应的硬件设备为实验手段，能够为复杂设备的设计建立一个“实装”、“实地”和“实时”的仿真环境，可以为大型机械设备提供低成本、低风险、见效快的设计平台，也便于经销商多角度、全方位了解设备。然而，目前我国的仿真技术广泛应用于航天航空、汽车等高科技领域，在农用机械上的应用还不深入。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种能够提高研发效率，降低能源消耗，提高加工精度，节约制造成本的农机设计方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于仿真技术的农机设计方法，包括如下步骤：

（1）总体布局：对农机设备进行分析、设计和初步的总体布局；

（2）三维建模：利用计算机将农机设备的各个零部件分别进行三维建模，得到三维零件模型；

（3）建立仿真环境：将步骤（2）得到的三维零件模型导入虚拟仿真环境中，增加三维零件模型的物理属性、动力学、运动学条件，实现设计人员与虚拟仿真环境的交互；

（4）虚拟装配：设计人员通过外设硬件设备与虚拟仿真环境进行交互，按照各个零部件的结构、形状、尺寸以及各个零部件之间的位置关系、装配关系将步骤（3）得到的三维零件模型进行虚拟装配，得到虚拟产品模型；

（5）模型检测、修改：检查步骤（4）得到的虚拟产品模型中各个三维零件模型之间的装配关系是否符合设计要求，如果符合设计要求，则形成仿真样机；如果不符合或者不完全符合设计要求，则针对不符合设计要求的三维零件模型进行修改，重新执行三维建模、建立仿真环境和虚拟装配步骤，直至完全符合设计要求，形成仿真样机；

（6）仿真运行试验：通过外设硬件设备对步骤（5）得到的仿真样机进行仿真运行试验，若试验结果满足使用要求则保存仿真样机模型，若试验结果不满足或不完全满足使用要求，则根据试验结果进行三维零件模型的修正，重新执行三维建模、建立仿真环境、虚拟装配和模型检测、修改步骤；

（7）生产装配：按照仿真样机中的三维零件模型和虚拟装配关系进行零件加工和装配，最终得到农机产品。

优选地，所述农机产品为联合收割机、拖拉机、插秧机、播种机、脱粒机或除草机。

优选地，所述步骤（2）中的三维建模是在CAD软件平台或Solid Works软件平台上进行。

优选地，所述步骤（4）中的虚拟装配关系包括定位关系、联动关系和运动关系。

优选地，所述步骤（5）中的模型检测包括静态干涉检测和运动干涉检测。

优选地，所述步骤（4）和（6）中的外设硬件设备包括数据手套、头盔显示器、三维声音装置和投影设备，用户通过数据手套进行装配和运行操作，头盔显示器、三维声音装置和投影设备为用户提供动态的仿真环境。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明采用仿真技术进行农机设计，在虚拟状态下完成产品的设计、检测、试验和修改，最终导入最优化模块，避免了中间样机的制造过程，在短时间内完成设计方案，提高了设计效率。

（2）相对于传统的以二维工程图作为制造依据，基于仿真技术的农机设计方法是以仿真样机作为制造依据，能够实现精确设计，极大限度地降低了废品率的产生，节约了设计成本。

（3）设计人员通过外设硬件设备在仿真环境中进行装配和运行操作，可以直观地感受样机的几何形状和各个零部件之间的装配关系，降低了劳动强度，最终产品预见程度高。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步介绍。

实施例1

一种基于仿真技术的农机设计方法，包括如下步骤：

（1）总体布局：对农机设备进行分析、设计和初步的总体布局；所述农机产品为联合收割机、拖拉机、插秧机、播种机、脱粒机或除草机；