微耕机与现代设计方法.doc

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1、微耕机与现代设计方法0  引言    随着科学技术的飞速发展，现代机械的设计越来越向数字化、并行化、智能化、集成化等方向发展。我国是一个农业大国，国内的需求与国外的竞争迫切地要求能够设计出更加高性能、低成本的农业机械。微耕机是我国广泛应用的农业机械之一，因为其质量轻、体积小、结构简单、价格便宜而深受广大农民喜爱，特别是我国南方山区丘陵地区应用最为广泛。但是，我国微耕机的研制和开发起步较国外晚，在技术上远远落后于西方发达国家。因此，在微耕机设计上注入新鲜的血液已迫在眉睫，而现代设计方法为提高农业机械水平提供

2、了理论与实践支持。1  现代设计方法    设计是人类为了适应生存环境而改造自然的基本活动之一，人类不断的设计过程编织了人类的发展历史。设计是一种创造性的活动，是一种优化过程，是一种与经济、社会、艺术相结合的产物。设计的发展过程从凭直觉设计的阶段到传统的经验设计阶段再到当今的现代设计阶段，每一次发展都建立在过去的基础之上。因此，现代设计并没有摒弃传统的设计方法，而是在此基础上发展起来的一种更完善的方法。现代产品的设计进程可分为4个阶段，如图1所示。这4个阶段应用CAD/CAM一体化实现可以大大提高设计效率

3、。1.1  现代设计方法简介    目前，比较流行的现代设计方法有模块化设计、创新设计、计算机辅助设计、优化设计、模糊评价法、可靠性设计、有限元分析、动态设计、价值工程、并行工程、模块化设计、相似性设计、虚拟设计、三次设计、反求工程设计和智能设计等。近年来，国内外掀起一种新的设计方法研究--TRIZ理论研究，即发明问题解决理论。它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。它不是采取折衷或者妥协的做法，而是基于技术的发展演化规律研究整个设

4、计与开发过程，且不再是随机的行为。实践证明，运用TRIZ理论，可以大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。1.2传统与现代设计方法比较    现代设计方法在方法和理论上较传统设计方法都有很大的进步。传统的设计方法是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。而现代设计方法是在继承了传统设计方法精华的基础上，发展起来的以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计，具有设计全过程的程式化特征；其次，现代设计方法突出了人的创造性，强调用系统工程处理新技术系统问题，设计的目的

5、是得到最优产品，具有很强的综合性。2  微耕机的现代设计    微耕机等农用机械的市场需求量很大，但目前国内的微耕机存在着很多不足。其功能单一，适用水平低，理论研究不完善，且对其的机理和动力学性能研究还很少，可靠性低。因此，发展人性化设计、研制多功能微耕机、实现微耕机控制的智能化及结构的标准化已成为我国微耕机发展的必然趋势。葛云等人通过理论研究建立了微耕机空心旋耕刀轴的模糊可靠性优化模型，并用Mathcad软件求解优化模型；蒋建福等利用ADAMS多体动力学仿真软件对小型农业作业机质心测量建立了虚拟质心测量

6、平台‘引。2.1  方案设计    在进行微耕机市场调研活动后，提取了市场技术与功能需求的资料信息，将这些信息定性或者定量数值化，经数值分析后，提出几个方案进行评估决策，最后选择最优方案。2.1.1  TRIZ创新设计    在对微耕机技术、功能等方面进行创新设计的过程中，运用TRIZ理论进行创新设计是一种全新的方法。图2是TRIZ理论流程图，结合TRIZ的冲突解决矩阵，确定影响微耕机性能的矛盾冲突参数，如形状、运动物体的能量、可制造性和可操作性等。在冲突解决矩阵给出的发明原理中，找出可以解决矛盾的几条原

7、理，如曲面化、振动、自服务、复合材料等。通过分析得到耕地质量的好坏、牵引阻力的大小与刀具形状的关系。TRIZ理论与头脑风暴法、试错法等传统创新方法比较的明显优势是不逃避矛盾、不采取折衷或妥协的做法，而是完全解决系统中存在的矛盾，获得最终理想解。2.1.2模糊评价法    从市场调研活动中，得到了市场对微耕机的性能与使用需求的信息。这些信息其实是一种模糊的概念，即不能用(0-1)的“非此即彼”语言判断其是与否，而是介于两者之间的“可此可彼”的信息，可应用模糊数学中的模糊集合来评价其多目标的参数。模糊集合与概

8、率论不同，概率论是解经典或精确性集合论，而模糊集合是具有不精确边界的集合。例如，描述微耕机的使用性能，不能用具体数学模型来描述其噪声振动的具体参数。假设设计者对微耕机的性能指标提出了耕深、速度等评价，对其使用指标提出了碎土率、噪声、振动、操作方便及安全的评价，进行n个设计方案的模糊综合评价和决策：①由图3[181建立微耕机评价目标树，通过调研数据得出权重系数分布；②根据评价集优、良、中、差等设计一个各方案评价目标的初步评价语；