水力机械辅助系统

水力机械辅助系统（精选4篇）

水力机械辅助系统 第1篇

水能, 即水力发电, 是一种清洁能源, 可再生、无污染、运行费用低, 便于进行电力调峰, 有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益[1]。我国水能储量丰富, 但开发量较小, 因此优先发展水电的意义重大[2]。

泵与水轮机等水力机械的内部流动现象是十分复杂的, 难以光靠数学分析方法得到实用结果。科学技术发展的今天, 水力机械的不断发展和性能的不断提高与完善, 主要还是依靠模型试验取得的。近年来, 微型计算机在水力机械的生产和科学研究中得到愈来愈广泛的应用, 现在已可用计算机对水力机械的内部流动进行数值模拟, 用以替代部分模型试验。这样就可以利用内部流动分析的计算机程序, 对各种不同设计参数的组合进行计算, 以得到最优方案, 并可预估水力机械机器的各种性能, 但是, 这决不能是说“数值试验”就可以完全代替模型试验。事实上, 由于理论方法尚不完善, 存在一定的局限性, 水力机械中的很多问题仍然要依靠模型试验来解决, 而且计算机的计算结果最终仍要有模型试验来验证。所以模型试验在目前仍然还是研究水力机械的一个很重要的手段。应用于生产实际中的绝大多数水力机械, 其性能都是经过模型试验确定的[3,4,5]。

2试验台装置结构

通过本模型试验台既可以做卧式机组试验, 也可以做立式机组试验。不但能做水泵模型试验, 还能做水轮机模型试验。本多功能模型试验台不但具有过流通道的水流损失小、施工方便、过流能力较高、比转速大以及效率较高等优点。而且以后根据需要亦可更换模型机组, 如换成轴流式水轮机、混流式水轮机、斜流式水轮机。 也可以将模型水轮机跟换成模型水泵, 做水泵试验。

整个试验台为立式封闭循环系统。主要由供水泵、 阀门、循环管道、电磁流量计、压力箱、模型机组与尾水箱等组成[5,6]。试验台系统布置如图1所示。

1. 扭矩仪 ;2. 模拟泵 ;3. 尾水箱 ;4. 压力箱 ;5. 测功电机 ;6. 电磁流量计 ;7. 水库 ;8. 四号蝶阀 ;9. 供水泵 ;10. 二号电动 ;11. 一号电机 ;12. 一号蝶阀 ;13. 二号蝶阀 ;14. 一号电 ;15. 充水泵 ;16. 一号电动阀 ;17. 三号蝶阀 ;

3试验台测控系统硬件设计

本系统除了试验数据采集处理外, 还控制一台循环水泵电机、一台测功电机, 以及一台真空泵电机、一台充水泵电机、两台电动闸阀电机、两个电磁阀, 通过阀门的开关控制水的流向与流量来满足模型机的试验要求, 其硬件布置如图2所示。系统主要硬件设备。

(1) 工业控制计算机: 工业控制计算机同一般的个人计算机在硬件上有很大区别, 它具有丰富的各种功能的接口板以适应与工业控制的各种场合, 系统稳定、可靠性高, 抗干扰性能高。

(2) 可编程序控制器( 简称PLC): 可编程序控制器是本试验台测试与控制系统的核心, 通过它的基本单元来实现试验台电机设备的控制, 通过它的通信模块来实现与计算机的串行通信, 并其A/D模块来实现试验数据的和采集。

(3) 传感器: 本实验台装有压差、真空、流量、扭矩、转速等传感器。传感器的选择要保证系统测量精度≤ ±0.5%。考虑到本实验台对测量值的高精度要求和量程范围, 本装置对压力、压差测量均选用了进口压力、 压差变送器。

(4) 直流调速系统: 它具有高性能的转速和转矩控制, 将满足快速响应和控制精度的要求。电枢电流和磁场电流控制环节具有自动调节功能, 同时具有完善的过流、过压、故障接地等自诊断功能, 可以控制盘或计算机方便地进行故障诊断和检测。

4水力机械试验台测控系统软件设计

本多功能试验台的测控系统软件采用了目前较流行的模块化结构, 按要求分成几大功能模块, 每个模块仅完成相应的任务, 再将其集成, 这样各模块之间即可单独操作, 也可相互调用完成指定功能。用Visual Basic 6.0的编程环境下实现了友好的人机界面, 其主要界面如下:

4.1参数设置界面

参数设置界面主要对模型试验空载运行时, 相关传感器的数字量进行保存处理, 即确定传感器零点。主要有电磁流量计传感器、差压传感器、真空度传感器扭矩仪测量器等, 从而保证了模型试验的灵活性、精度可靠性。其界面如图3所示。做试验之前首先要正确处理参数设置, 这样才能保证采集数据的准确。

4.2数据采集界面

模型试验运行时, 相关传感器先把检测到的实际物理量转换成电信号, 并送到PLC的模拟量输入输出模块,PLC基本单元中的程序对A/D模块转换的这些数字量进行处理, 并通过通串行通信程序模块传送到计算机, 计算机利用Visual Basic开发的水力机械试验台测控系统, 对这些数字量进行进一步处理, 把它转换成实际物理量并显示在测控系统的数据采集界面中, 其界面如图4所示。

5结束语

本装置通过可编程序控制器和相应传感器实现了水力机械多功能模型试验台的设备控制与试验数据的采集功能, 降低了误差, 提高了试验台的自动化程度。其特点主要体现在: 一是可靠性高, 从PLC本身具有可靠性高, 抗干扰能力强, 工作稳定性好, 有极强的自检及保护功能, 再者控制系统的各个子系统相对独立, 分别完成不同的控制功能; 二是试验台测控软件具有界面美观、操作方便、实用性强特点, 并且能够对其方便地进行扩充。

摘要：多功能、高精度和自动化程度是衡量一座试验台的标准,为提高试验台试验数据精度和自动化程度,本文利用可编程序控制器及其模块、编程软件Visual Basic来开发了水力机械多功能模型试验台测控系统。该系统不仅具有操作简单、灵活方便、实用性等特点,而且大大降低由控制试验台辅助设备所引起的试验数据误差。

水力机械辅助系统 第2篇

知识是知识经济时代的关键性资源之一,随着制造业竞争的日益全球化以及市场对产品要求的不断提高,企业的知识资产在企业保持竞争优势中所起的作用也越来越重要。产品设计过程是整个产品设计的龙头和重要阶段,产品设计过程中的知识是现代制造企业最有价值的知识资产[1]。这一过程是知识密集的创造性活动,产品设计人员在设计过程中需要获取、运用并产生大量的知识,设计者很难掌握设计过程中所需的各种知识。设计知识的共享和快速利用将大大减少重复性的设计工作,从而提高产品开发过程的效率。

为了辅助设计人员进行设计,很多研究者对设计人员在产品设计中如何利用知识进行了大量研究。但现有的设计知识管理系统只对方案设计或详细设计某一部分的知识进行管理,致使设计者只能被动的进行检索查询,而不能理解设计意图、原则等,一个设计新手往往不知道什么时候该检索、在哪里检索以及如何检索设计知识,这很可能导致其花费大量的时间来检索甚至重复设计。而产品数据管理系统(PDM)能够管理非几何信息(例如设计流程信息,制造流程信息,物料清单等),但是这些信息没有与产品设计过程相结合。

本文通过建立设计过程的功能模型,将设计过程的推理和决策过程,以形式化的方式记录下来,将高层设计信息(功能、原理、行为等)与底层的结构特征信息(零部件、几何特征以及装配模型等)关联起来,从而提高设计知识的可理解性。以重型车辆动力舱设计为实例,研究了面向设计过程的主动知识辅助系统。主动知识辅助系统是一种智能设计辅助工具。通过建立设计用户模型,对设计者的知识和认知结构进行分析,辅助设计者快速利用设计知识。

1 机械产品设计过程模型

产品设计过程是产品信息从抽象到具体、逐步细化、反复迭代的过程,它从用户需求功能分析开始,经过概念设计和详细设计,最终得到满足用户和市场需求的产品描述定义。在该过程中,产品功能贯穿设计过程的始终,任何阶段、任何部分的设计活动都应该围绕这个主题进行,故产品设计过程的本质就是基于功能的设计过程[2]。

重型车辆动力舱是安装车辆推进系统主要装置的空间,包括动力装置、传动装置以及各种辅助系统。李健、邓家禔等采用面向对象的方法建立了产品原理结构模型,给出了基于功能的产品设计过程模型[3]。结合动力舱的特点,本文采用基于功能的设计过程模型。动力舱是一个复杂的系统,在各个设计阶段产品的功能核心的表征是不一样的;在概念设计过程中,表征为如何把需求功能转换成设计人员可以认知的设计需求功能,因此采用系统分解的原则进行功能分解,将总功能分解为多个功能元,再分别对这些简单的功能元求解,最后综合成一个对总功能求解的功能原理方案,这是概念设计阶段的核心。在详细设计阶段中,考虑如何根据概念设计得出的原理结构,从加工功能、布置和装配功能、运动和动力功能等等多个方面来满足设计需求,最终达到符合用户需求的目的。

2 主动知识辅助系统

主动知识辅助系统是以知识的高效利用、实现设计知识继承和共享为目标,采用人机交互方式,辅助设计者快速利用知识的设计支持系统。通过研究领域(如动力舱)的一般知识结构模型,建立机器知识存储/提取模型,确立机器知识存储和输出的合理机制;然后基于人类快速利用知识的规律,建立合理的知识探询(检测)机制,进而针对用户知识探询(检测)的结果有针对性地给予主动的设计知识辅助。系统框架如图2所示。

2.1 知识表达

知识表达的实质就是将知识符号化和形式化的过程。目前知识表达的方法主要有一阶谓词逻辑、产生式、框架、语义网络、面向对象和粗糙集理论等。动力舱设计知识从其表现形式看,包括公式类、设计约束、原理性知识、规则、手册知识、设计过程性知识、结构性知识、图、表以及实例等。针对不同设计知识的表现形式,采用面向对象类的思想来划分,可以将各个设计阶段和各个零部件的设计知识和经验表示成为面向对象的类结构。类的继承性同时也可以体现设计知识和经验的层次性。所以采用面向对象的知识表示方法来表达动力舱设计知识和经验是一种理想的表示形式。采用面向对象方法构建知识单元,每个知识单元封装的知识采用适当的知识表达方式(如产生式规则)进行表示,知识单元具有独立的知识处理能力。

2.2 知识获取

知识获取方法分为主动式和被动式两类:主动式知识获取是知识处理系统根据领域专家给出的数据与资料利用诸如归纳程序之类工具软件直接自动获取或产生知识并装入知识库;而被动式知识获取往往是间接通过一个中介人(知识工程师或用户)并采用知识编辑器之类的工具,把知识传授给知识处理系统[4]。设计知识获取的任务包括将专家或工程师头脑中的经验和诀窍总结出来,实现隐性知识到显性知识的转换;最终通过计算机编码与算法,实现显性知识的计算机表示,为产品设计领域服务,从而实现知识的共享与利用。

前文通过建立基于功能的产品设计过程模型,整个设计过程可以形成产品设计功能任务树。根据设计功能任务树,建立设计知识获取流程,捕获相应的设计知识,将使知识获取和选择的难度降低。将设计过程的推理和决策过程以形式化的方式记录下来,将高层设计信息(功能、原理、行为等)与底层的结构特征信息(产品、零部件、几何特征以及装配模型等)关联起来。

2.3 知识存储

根据动力舱设计知识分类的特点,为了能够有效地存储设计过程中的各种设计知识和方法,知识易于修改和扩充,知识的存储结构采用模块化的结构模型。整个知识库分为3个子知识库:过程知识库、设计规则库和任务测题库。

对于过程知识库和设计规则库,知识结构分别进行分层组织,每个子功能的设计任务都由相应层次的设计知识描述,功能任务树中每个结点知识描述如何完成对应设计任务。按照领域知识的范围分类,结构层次属于元知识。以功能领域类为树根、以知识单元类为树叶,形成了以分类知识为各级树干、以知识单元为树叶的知识类层状结构(图3),其中上级结构包含所属下级的结构信息,例如领域类包含了所有领域分类的结构信息以及每一个分领域的深度,领域分类包含了所有子类的结构信息和每一个子类的深度,同样子类也包含了所有次子类的结构信息和各次子类的深度,知识单元作为知识层次的汇点,封装了知识及其存取方法。

2.4 主动知识辅助机制

在设计过程中,主动知识辅助是针对设计任务而实现的,首先考虑从事的设计任务本身需要的知识,因此基于设计任务产生任务知识库,然后考虑设计者个体的差异,通过探询设计者的知识结构,主动提供给用户知识补充,使设计者获取比较精确的设计知识。

2.4.1 任务知识库

产品设计过程可由一系列设计任务组成,根据任务层次的不同,可进一步将其分为任务集、子任务和基础任务三层:

(1)任务集:包含多个活动的复杂任务,其名字往往是一个设计过程的标示,对应知识库中的领域类。

(2)子任务:能够继续分解的活动,往往有一个或几个子任务或基础任务组成,对应知识库中的领域分类或子类、次子类。

(3)原子任务:是不能进一步分解的活动,例如完成某一零件的具体设计活动,或没有任何可处理项的内部过程结构,对应知识库中的知识单元。

任务知识库是建立在领域知识库之上的,其中的知识由过程知识库和设计规则库的相应知识组成,采用应用形式对同一主题下的任务进行统一组织[5]。

2.4.2 知识探询

知识探询是利用任务测题库产生的系统问答对设计者进行检测,并根据用户的反应情况来估测其能力和设计领域知识的掌握程度,它是系统对设计者知识结构评估的重要依据。通过系统知识探询,能够了解用户的原有知识水平、认知水平和完成设计任务所需的知识。

知识测题库根据设计任务和人类认知理论设置。探询方式采用计算机易于识别的单选题、多选题、判断等形式。这种测试应具有极高效率,尽可能以最少的测试内容诊断出用户的真实能力,而且在不同环境、不同时间内所测试的结论是一致的[6]。

2.4.3 主动辅助

对设计任务知识库和通过知识探询建立的设计者任务知识模型,进行从结构知识到知识单元、从知识单元到结构知识、结构知识与结构知识的差的函数求解,从而获得详尽的知识描述和各类知识结构树,动态地组织和提供与用户设计任务最相关的知识内容。知识操作类如下所示:

在知识提供方式的组织上,系统将根据个体设计者的差异,有针对性地组织辅助,选择最适合设计者的方式。辅助内容的动态组织,主要依据以下三个主要原则:一是用户掌握的设计知识能力;二是用户认知风格与认知能力;三是快速利用设计知识的规律。

3 实例应用

本系统以Windows XP服务器操作系统和Apache tomcat服务器为平台,采用浏览器/服务器模式(Browser/Server,B/S模式)的体系结构,SQL Server 2000数据库管理系统作为后台知识库的存储工具,人机交互界面在通用工具平台Eclipse环境下开发,实现系统的在线服务(如图5所示)。

4 结束语

本文根据目前设计过程中知识应用存在的问题,以重型车辆动力舱设计为实例,研究和建立了面向设计过程的主动知识辅助系统。其主要目标是实现设计知识继承和共享,辅助设计者快速利用知识完成设计任务。下一步主要研究工作是进一步完善知识探询机制和快速利用设计知识的规律,为企业设计人员提供更强有力的设计支持。

摘要：根据目前设计过程中知识应用存在的问题，本文以重型车辆动力舱设计为实例，采用人机交互方式，研究了辅助设计者快速利用知识的设计支持系统。通过基于功能的设计过程知识获取流程。来获取高层设计信息(功能、原理、行为等)与底层的结构特征信息。基于人类快速利用知识的规律。确立了机器知识存储和输出机制，建立了针对设计任务的知识探询模型，进而针对用户知识探询的结果有针对性地给予主动的设计知识辅助。

关键词：知识辅助,知识检测,设计过程,知识管理

参考文献

[1]Sebastian C.Brandt.An ontology-based approach to knowl edge management in design processes [J].Computers and Chemical Engineering,2008,Volume 32,320-342.

[2]TOMIYAMA T.A CAD for functional design [J].Annals of the CIRPo 1993.42I 143-146.

[3]李健，邓家禔．基于功能的产品设计过程研究[J]．计算机集成制造系统．2002，4，289-293．

[4]MacArthur S D,Brodley C E,Shyu C R Relevance Feedback Decision Trees in Content-based Image etrieval[C].Proc.of IEEE Workshop on Content-based Access of Image and Video Libraries,2000:68-72.

[5]刘震等．对等网环境下基于任务链的智能查询支持技术[J]．计算机工程，2006(14)174-176．

水力机械辅助系统 第3篇

关键词：网络课程,机械设计,远程辅助教学,职业教育

职教院校机械设计课程远程辅助教学系统的开发与建立是精品课程建设的核心内容，是网络教育模式的具体应用，是实现优质教学资源共享机制的具体体现。研究与开发机械设计课程远程辅助教学系统，将应用机械CAD、计算机网络、数据库开发、虚拟现实以及实际的教学技术等多方面的知识。本课题的目的就是针对网上教学的一般特征，并结合己有的用户需求，专门为职教院校机械类专业提出一套比较"通用"的网络远程辅助教学系统的解决方案，并结合某高职院校的机械设计精品课程建设，实际应用该解决方案。

1、系统的定位

该系统是一个基于网络环境并以高职高专学生为客户端的机械设计课程辅助教学系统。系统内容规划在符合教学规律的基础上，应注意符合本门课程组织的内在逻辑结构和高职高专学生认知特性与人才培养特点。在系统开发上，尽可能采用成熟的网页制作及多媒体制作技术，开发建设辅助教学网站，并利用三维CAD软件的二次开发接口，研制课程实践零件辅助设计模块，提供给用户友好美观的人机界面，建设一个教学资源丰富，教学功能完备，且有良好互动性又方便维护的网络学习环境。

2、符合高等职业教育特点的系统教学设计

高职院校提倡"必需、够用为度、注重应用、紧跟新技术"为主导的教学设计理念。在进行教学设计时，应注重研究计算机信息技术在机械学科领域的应用，并结合学生调查反馈的信息，突出实用性，突出对学生现代机械设计能力的培养。本系统教学设计需遵循以下原则：

1) 、强调以学生为中心。

2) 、强调教学过程与设计过程的紧密结合。

3) 、贯彻实践 (认识各机械零部件) 到理论 (讲述机械设计原则、方法与工艺要求) 再到实践 (动手设计零部件、尺寸计算、参数化绘图) 的训练过程，实现由单纯的设计知识传授向培养综合设计能力素质的转变。

4) 使用新兴技术合理利用各种教学资源。

3、机械设计课程远程辅助教学系统的设计实例

3.1 系统基本架构设计

系统主要以网络教学网站为教学支撑环境。随着技术发展，该系统还会进行不断的升级和扩展。为了满足远程教学的要求，必须具有"安装和操作简单，系统升级和扩展不影响用户使用，与用户的计算机硬件条件无关"等特点，因此本系统采用基于B/S模式的系统架构，使用模块化积件式开发方法。

3.2 系统功能模块设计

功能模块设计是教学平台构建的主体，主要基于用户需求分析和教学设计。其主要功能是基于网络完成机械设计课程教与学两方面的任务，即可作为课堂教学的辅助手段，又能满足远程自主学习、交互协作学习的需求。系统功能模块设计如图1。

机械设计课程有许多关于机构模型的知识点，可以考虑通过虚拟现实技术、多媒体动画技术和其它三维造型软件等来构建零件图形素材库。有了零件图形素材库，学生就可以通过网络浏览虚拟的机构模型，使抽象的问题变得具体。而进行网络习题库的建设和在线考试系统的开发，既方便学生练习提高，又促进教学管理。

突出实践教学是高职教育的重要环节。为了减少课程实践过程中，绘制零件图和装配图的时间，引导学生多思考零件的工作原理、设计原理和产品机械设计方案等重要问题，结合该高职课程的特点，在本课题中利用基于特征的参数化造型技术，进行三维CAD二次开发，研制开发课程实践教学辅助子系统。通过该系统可以使学生在多媒体CAI教学环境中自助学习减速器设计的相关知识，快速高效地绘制零件图和装配图。实践教学辅助子系统的设计，应该从往届学生设计案例中提炼出设计错误修改练习，然后结合运用CAD三维造型软件，通过参数化智能绘图功能的二次开发，进行产品设计的训练，引入现代协同设计的理念，通过多媒体教学，增强学生利用新技术进行设计的能力。

3.3 后台管理程序的设计开发

教学网站的制作，采用模块化的积件式整体建站方法。模块化、积件式思想是指把课程系统分解成几个模块，各个模块都能独立运行，又可任意组合为一，构建过程如同搭积木一样，简单易行，用户可根据需要进行二次开发。本课题中，利用数据库系统开发出功能强大的后台管理平台，建立教学素材积件库，并可随时满足用户需求，添加或修改所需功能模块。前台网页采用可修改的模板化自动生成方式，建立一个对用户来说，技术透明、使用维护简单方便且功能强大的动态网站系统。

3.3.1 后台管理平台的功能设计

网络教学平台主要的任务是：由管理员通过管理后台来管理各种资源，而教师和学生分别通过各自的空间来达到教与学的目的。建立后台管理模式，教师可方便地对内容进行更新, 学生可方便地进行在线学习和在线交流, 真正达到资源的共享, 发挥精品课程的作用。

采用多级权限管理策略。可以通过用户组，把不同的管理权限分配给不同权限的用户。所有密码都采用MD5加密方法，上传文件时采取验证文件扩展名的方法，防止任何非法文件从后台被上传到网站上。整个平台的教学和管理工作可以分为三条主线：学生、教师、系统管理员。

3.3.2 后台管理平台的技术实现

在后台管理程序的制作上考虑到通用性，主要采用了技术门槛较低的ASP技术；在数据库的选择上采用ACCESS数据库。下面简单介绍模块化积件式整体建站的几个关键方法。

1）、可添加修改的多级类别管理

后台管理程序的开发，首先完成的是多级类别管理功能设计：网站前台所展示的教学功能模块及多级栏目菜单应该可以自动生成，支持内容扩展和延伸，支持内容关联管理。网站管理员可随时调整各栏目类别（包括总类别以及下一级的类别），都可以根据需要增加、修改或删除，支持多级子目录，也就是可以增加网站的栏目。这对于网站上教学信息的分类调整以及教学网站的不断完善具有很大的作用，可以极大地减少网站更新改版的开发工作量。

2）、网页模板的设置

模板技术被广泛地应用于各种系统开发中。它预先生成一些常用的框架结构，用户可以根据自己的需要方便地从模板库中选择模板，节省了开发时间。本系统将页面按照功能类型进行分类，归纳出常用的页面类型，生成模板库。

具体做法为：利用流行的网页制作工具生成htm格式的模板，在需要添加格式的地方加入特殊标记 (如$) ，动态生成文件时利用程序代码读取此模板，然后获得数据库中输入的内容，添加到此模板的标记位置中，生成浏览器端请求的页面。系统应提供模板选择界面，可从模板库里选择所要使用的模板。通过网页预览窗口，可以预览生成出来的ASP页面效果，还可以通过代码查看窗口修改HTML代码。

3）、类似Word的网页编辑器的应用

在后台程序中集成一个功能强大的网页编辑器WebEditor，类似微软的Word文字处理软件，另外又具有网页编辑功能, 可进行超链接、动画的插入等。在编辑器的界面中即使没有主页制作经验的使用者也能快速上手。可以实现图文混编、各种媒体文件的远程上传，多媒体网页课件的制作等应用，从而也解决了模型零件等教学素材的上传与管理等技术难题。加以灵活运用的话，还可以借此工具进行在线多媒体课件的开发制作，只要是课程所涉及的内容，都可以通过此种编辑形式进行添加，实现对网页上的内容的更新, 使用起来很方便。如图2。

4、结束语

本文在对机械设计课程网络化、系统化、实用化技术分析的基础上，对开发机械设计课程远程辅助教学系统进行了较为深入的探讨和研究。提出采用模块化积件式整体建站的思路，设计开发支持系统良好运行的后台管理平台，建立了机械设计课程远程辅助教学网站，使多媒体授课，辅导答疑，课程实践，模拟考试等各个教学环节有机集成，为职教院校机械类专业网络课程建设提供了参考。

参考文献

[1]陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社, 2000:1-3.

[2]周晓滨.远程多媒体教育系统的设计与实现[J].现代电子技术2005, 6:19-20.

水力机械辅助系统 第4篇

我国是世界上的农业大国, 农业经济占国民生产总值的重要部分, 农业现代化建设是我国农业经济快速和稳步发展的基础。把计算机辅助技术应用到农业机械生产中, 可以加快农业现代化建设, 保证我国农业生产实现自动化, 保证我国农业现代化建设的快速发展[1,2,3]。计算机辅助技术在我国农业自动化生产中发挥着重要的作用, 是我国农业生产的重要技术。计算机辅助技术应用于农业生产中, 可以提高农业生产效率, 提高农产品的质量, 而且还可以打破农业生产受环境和地域的限制, 缩短农产品生产周期, 提升我国农业机械生产在国际上的竞争力, 也是加快我国国民经济发展的一项重要技术。

2 计算机辅助技术在农业机械生产中应用的意义及存在问题

2.1 计算机辅助技术在农业机械生产中应用的意义

传统的农业机械研究, 是通过平面图纸把农业产品的平面视图的模型表示出来, 对平面图纸进行校对和修改, 最后转变为二维物体, 通过二维CAD辅助设计可以减少工作量, 但是不能表达出三维图形的理想效果, 只是把平面图纸的视图转变为计算机屏幕上的视图, 在图形的设计上和传统的平面图纸没有太大区别, 而且在产品生产出来之后会出现许多后续的问题, 产品的设计周期和时间太长, 设计出来的产品与理想的效果相差太远。在现代农业机械生产的设计中, 采用3DMAX技术对农业产品的外观进行三维设计, 通过产品外观的数据, 对产品进行模型设计, 在确定产品外观的参数和数据后, 就可以对产品进行局部修改, 把设计好的产品信息发送给工厂进行加工。3DMAX技术在农业生产中的应用是一次技术的革命。

2.2 计算机辅助技术在农业机械生产中应用存在的问题

农业机械自身的特点决定了对农业机械进行研制时会有很大的难度, 农业机械研究自身的特殊性太强, 综合计算量太大, 通过人工计算是很难完成的。而传统的农业机械研究大多是理论的分析和研究, 计算精确度不足, 这样造成农业机械生产比较落后。为了使我国的农业机械设计和研究可以和世界先进国家的机械制造业持平, 在我国农业机械研究中引入了计算机辅助设计CAD技术, 提高企业农业机械生产水平, 实现农业信息化生产。计算机辅助设计CAD软件的功能非常强大, 但是企业在农业机械生产中对CAD软件的强大功能的使用比较少, 只有少数的几家大型企业对技术人员进行计算机辅助CAD技术和软件的培训, 提高技术人员的CAD技术能力。而且目前在市场上购买的计算机辅助设计CAD软件在功能上存在不足, 不能对软件进行很好的应用。计算机辅助设计的软件非常多, 而且软件在使用时功能都不相同, 即使是相同的软件在软件的应用性和功能性方面也不相同。因此, 对计算机辅助设计软件的优秀功能进行整合, 对软件进行合理的开发和利用, 有利于提高产品的设计和生产效率。

3 农业机械计算机辅助设计系统设计

3.1 农业机械计算机辅助设计系统设计分析

传统农业机械设计方式不能满足现代信息化农业生产的需要, 计算机辅助系统的设计可以弥补传统设计方式的不足, 农业机械设计方面可以按照现代机械设计的模式进行设计和研究。计算机辅助设计系统是建立一套具有独立功能的工作软件, 包括虚拟装配和动力学分析等功能, 计算机辅助系统主要是对系统的实用性、可操作性和对数据兼容进行设计。计算机辅助设计系统的界面设计合理, 按照用户的需求进行设计, 用户操作比较简单。计算机辅助设计软件可以在系统中把建模软件中的文件导入进来, 具有校核机械部件装配工艺的功能, 可以对机械部件实现虚拟安装等。

3.2 农业机械计算机辅助设计系统体系设计

计算机辅助设计系统体系结构的建立, 要以系统的内容和组织结构作为设计依据, 系统的体系结构如图1所示, 软件设计流程如图2所示。

从图2可以看出, 系统软件的工作流程为机械实物通过Auto CAD图纸的制作出来后, 交给3DMAX实体进行建模处理, 形成三维图像, 然后通过插件生产.X文件, 进行机械的虚拟装配, 应用运动学和动力学进行分析, 并对装配的虚拟单位进行重新校验和错误修改等操作, 产品成型后结束软件操作, 如果发现问题, 那么重新进行虚拟装配, 进行运动学和动力学分析, 再次进行校验和错误修改, 最后结束操作。

4 计算机辅助系统设计中关键技术的应用

4.1 计算机辅助设计系统中Direct X技术的应用

Direct X为操作系统的应用程序提供接口功能, 在3D图形成像方面可以进行效果加强, 降低设置硬件的复杂度, 应用程序的使用首先要通过Direct X接口, Direct X通过驱动程序接口连接计算机硬件, 完成应用程序的调用。Direct X的作用如图3所示。程序员通过Direct X与硬件自身处理的数据结构结合进行工作, 不需要对设备的代码进行编写, 程序员设计的软件以最佳的方式进行运行。在计算机辅助设计的三维图形的设计中可以应用Direct X技术, 尤其在农业机械模型的虚拟造型设计中, 在3D仿真造型的应用中, Direct X技术发挥着重要的作用。Direct X中具有一个独特的功能就是Direct X3DRM, Direct X3DRM可以建立独立的编辑器, 可以调入其他软件建立的实体模型, 可以在选定的场景中控制结构模型的视角位置。

4.2 计算机辅助设计系统中XML技术的应用

XML语言作为一种简单的标记语言, 开发者在应用中可以对XML标记进行扩展。XML语言可以在多种不同的平台上使用, 可以在不同的计算机环境下使用。XML语言具有自己描述的特点, XML语言具有国际标准化, 在不同的计算机系统之间可以完成信息的交换。XML语言的数据存储模式不受任何的限制, 可以在客户端分布大量的运行负荷, 这样服务器端的工作量就减少了。面对用户的需要, 可以把同一种数据以不同的形式展示给用户, XML语言是行业内的信息标准化的标准。在计算机辅助系统设计中XML语言也已完成数据交换功能, XML语言可以描述数据的结构和数据的组织内容。XML数据管理模式的应用, 可以对部件进行分组管理, 满足计算机辅助设计系统开发的需要。

5 结语

随着农业现代化的发展, 计算机辅助技术在农业机械化生产中发挥着重要的作用, 在农业机械研发过程中计算机辅助设计的软件具有很大的发展潜力。计算机辅助技术在农业信息化建设中的应用, 是农业现代化发展的一个必然趋势, 基于农业生产的农业机械计算机辅助系统研究具有一定的应用价值。

参考文献

[1]袁钊和, 陈巧敏, 杨新春.论我国水稻抛秧、插秧、直播机械化技术的发展[J].农业机械学报, 1998 (3) :181-183.

[2]陈恒高, 田金和, 宋来田, 等.机械手式水稻抛秧机的研究[J].黑龙江八一农垦大学学报, 199 (61) :70-76.