摘要 基于农业机械科学设计理念，分析了农业机械科学设计的意义，重点阐述了农业机械科学设计的步骤，以供农业机械设计者参考。 关键词 农业机械；科学设计；意义；步骤
中图分类号 S23 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）17-0187-02
随着经济的发展和社会的进步，农业机械在现代农业生产中越来越凸显出重要作用。农业机械是现代农业科技的重要载体，是现代农业生产的主要生产工具，是农业先进生产力重要体现形式，农业机械作业环境复杂多变，影响作业质量的因素众多，因而对技术的要求非常高[1-3]。另外，农业机械的主要使用对象是广大农民群众，他们属于低购买力群体，农业机械造价不宜过高。因此，农业机械新产品的设计需要考虑的因素很多，农业机械的设计采用科学的设计方法完全可以为当代农业生产提供先进适用的生产工具，杜绝粗制滥造的农业机械产品的产生。农业机械的科学设计是指以农业生产实际需要为出发点，以现代科技新成果为指导，有步骤、有计划地进行农业机械新产品设计，最终开发出原理结构科学、经济实用的农业机械新产品[4-5]。
1 农业机械科学设计的意义
我国农业机械的发展一直受到党和政府的高度重视，建国以来，国家投入大量的人力、财力和物力支持发展农业机械化，农业机械产品如雨后春笋般涌现出来，种类之多，所涉范围之广，在我国历史上是空前未有的，发展速度更是惊人[6]。但是农业机械化发展潜伏着危机，如品种单一、质量低劣，与农业生产实际需要脱节，真正先进适用的农业机械产品匮乏，很大一部分农业机械产品设计简单粗疏，粗制滥造现象十分严重。据农机部门统计，相对先进适用的农业机械产品只占现有农机总量的58%，形成资源的极大浪费。造成该种局面的原因有很多，其中最重要一条就是很多农业机械产品缺乏科学设计理念。农业机械设计科学的发展状况直接代表着一个国家和地区农业机械化的发展水平，因为生产工具的进步是生产力进步的重要标志。农业机械科学设计是当代农机科技工作者义不容辞的职责。农业机械设计涉及材料、力学、机械、金属加工工艺学等众多科学领域，作为一名农业机械设计工作者要不断刻苦钻研，掌握扎实的科学理论基本知识，还要积极深入农业生产第一线，积累丰富的实践经验，开阔视野，拓宽思维，促进理论与实践的有机结合，使设计更加切合农业生产实际。
2 农业机械科学设计的步骤
2.1 调查研究
及时满足农业生产实际需要，解决农业生产工具难题，提供先进适用的农业机械，降低农业生产劳动强度和农业生产成本，提高农业生产效率与农产品品质，达到节本增效的目的，是农业机械研发设计工作的主要任务。时代不同对农业机械的需求也不同，即使是同一时代不同地区也是有明显差异的，农业机械化发展时代地域特征十分显著[7]。它与国家宏观政策相关联，同时与各地实情有着十分密切的联系。因此，农业机械设计工作者只有与时俱进，通过各种途径积极深入到农业生产第一线，到广大农民群众中间进行深入调查研究，以群众需求为方向来主导农业机械设计研发工作，为设计广大农民群众迫切需要的真心满意的农业机械新产品而不懈努力。群众需要是设计工作的根基，没有群众支持的设计是没有生命力和远大前途的。关起门来搞设计、想当然、主观臆断就有脱离群众、脱离实际的危险，将非常不利于农业机械化事业的发展和进步。
2.2 构思设计产品理论模型，绘制样机设计图纸
2.2.1 设定工作原理与配套动力。经过调查研究，设计者对当前农业生产实际需要的农业机械有了一个明确认识，清楚所要开发设计的农业机械产品必备功能，设计工作有了明确的目标和方向。根据产品的功能，查询资料，研究涉及该领域农业机械发展现状，以及技术的成熟程度和发展不足之处，借鉴技术较为成熟的地方，再结合自身阅历，反复思考，反复论证，设定该农业机械新产品的工作原理，造配动力种类、大小和输入方式，设定工作原理应遵循机构原理科学的基本原则；动力配套能源来源普遍、方便，输入方式要简便可行，以便产品设计开发成功后能够大面积推广应用。工作原理科学是确保整个设计方案科学合理的基础和前提，所设定工作原理要确保完全能够实现设计产品的预定功能，并充分保证该设计产品的作业质量，这不仅要求有关量的精确控制，而且要求控制机构要行之有效且科学。实现农业机械设计产品量精确是该产品质量表现的一个重要方面，但是现有很多的农业机械产品设计往往未引起人们足够重视，工作原理的设定比较勉强、凑合，认为农业机械只是一个比较简单农业生产工具，不需要太高的技术要求，导致使用起来局限很大，很难达到预期的作业质量要求。比如，曾经试图在互助县大面积推广某农具厂生产的蚕豆点播机械，单粒穴漏播现象时有发生，株、行距也不能进行调整，很难实现播量的精确控制，达不到具体的农艺要求，这是一个工作原理明显不科学的例证。因此，农业机械工作原理的设定工作要谨慎，不可草率行事，反复琢磨与推敲，打牢农业机械设计工作根基，利于后续工作的展开。
2.2.2 构思整机结构。一是精心设计主要工作机构。主要工作机构是整个农业机械的核心部位，一切设计工作都要围绕该核心展开。找出该设计产品主要工作机构的主要受力部位，分析工作阻力，确定材料的强度要求，要进行材料力学实验，校核选定材料是否满足强度指标要求。二是设计辅助机构时，同样要根据工作阻力的大小，进行力学实验及强度校核，为选择制造材料提供科学依据。三是根据强度要求细化各机构的结构与尺寸。选定各机构零部件的制造材料，细化该设计产品的具体结构，把零部件的具体结构、尺寸大小及加工的工艺方法，所要达到的尺寸精度、质量标准等确定下来，并用零件草图勾画出来。
该阶段工作难度最大，也最为关键。一方面要详细考虑该设计产品的整体质量，质量标准尽可能达到ISO国际标准；另一方面还要考虑该设计产品的低成本问题，也就是该农业机械产品的造价大多数农民群众能够接受。总之，总体设计应遵循在确保产品使用性能、使用寿命的前提下，产品生产成本宜低不宜高的原则。就整机使用要求而言，整体结构紧凑科学，工作可靠稳定，操作简便安全，经济社会效益良好，使用寿命保持在10年以上。 要从多角度、全方位评估、论证该设计方案的可行性[8]。从工作原理到个体零件都要严格进行科学评估，评估其是否满足使用要求、零件加工工艺难易程度、整体生产成本高低。评估、认证后，不合理的地方要及时予以修正。要求整个设计方案充分满足使用要求，经济划算，以免造成不必要的资源浪费。质量要求过高就会增加生产成本；质量要求过低难以保证整机质量，也难以保证作业质量，同时会影响该机使用寿命。质量要求过高或过低都是不可取的，在论证当中要科学进行把握。论证时要进行相关的科学实验，严格计算，不可凭空主观臆断，使设计缺乏科学依据的支撑。对于论证当中的设计方案，不足之处要及时完善。论证的总体要求是理论上说得通、具体实施可行、可操作性强。
2.2.3 绘制样机生产图纸。根据论证结果，用标准的机械制图将样机零件图、装配图绘制出来，使该设计产品的结构、尺寸进一步具体化、明确化，在图纸中注明尺寸及尺寸精度要求指标、表面光洁度指标以及装配尺寸精度要求指标等，在设计方案中进一步说明零配件处理工艺、材料种类及一些技术细节，在绘制图纸当中，也可适当改进设计方案中的不足和缺陷。
2.3 生产制造样机
按照样机生产图纸的技术要求生产制造样机，该阶段的工作是对前些环节工作的实践论证。生产中既能肯定设计到位的地方，同时也可发现前期设计中的不足和缺陷，要进一步改进和完善，使设计方案更加科学合理。当然，生产制造总体技术要求、质量标准不能降低，要充分保证该设计产品使用性能的可靠性、稳定性与使用寿命。
2.4 模拟实验
样机制造好以后，在静态条件下输入动力，观察该机运转是否平稳，检测一些零配件的动态技术指标是否合格，是否存在设计、制造上的不足和缺陷，发现后及时改进，进行必要的技术调试，为下一步实地作业实验做好准备。
2.5 实地作业实验
到了该项作业农时，在田间进行样机实地作业实验。首先按照该项作业的农艺要求，调试好机具，选择正常的作业速度进行实验，在动态条件下考察该设计产品工作时的技术状态。观察各机构工作是否正常，运转是否平稳，有无特别的噪声，作业质量是否满足各项农艺指标要求；观察有无故障发生，发生故障的部位、表现程度以及故障发生的频率和周期，分析故障产生的原因，并及时排除。实验后要客观地写出实验报告，并总结出该产品的正确操作使用方法。
2.6 大面积实地作业实验
实践经验表明，一个农业机械新产品开发并非一蹴而就，或多或少存在一定问题，只有经过反复实验，反复改进，才有可能取得成功。样机小面积实地作业实验的成功，并不能充分说明该设计方案就一定完善。因此，应放大样机实地作业量，在大量的实践中考察该机的使用性能，充分暴露该机在设计、制造中的不足和缺陷，从而为进一步寻求完美的设计方案提供依据。
不要将一个不完善的设计产品急于推向市场，这是设计工作中的大忌，应认识和掌握事物发展规律有一个过程，需要一定时间。把一个技术尚不成熟的农业机械新产品匆匆推向市场，不仅会给设计者、制造商的商业信誉和形象造成不良的负面影响，也不利于该设计产品知识产权的保护，以免被他人仿冒，捷足先登。只有经得起大量实践检验的设计，才是成功的设计、科学的设计。通过大面积实地作业实验，一是可考察该设计产品的技术成熟程度，在实践中不断完善设计方案；二是设计者有时间及时申请国家专利，保护自身正当的合法权益不受侵害，防止其他农机制造商仿冒仿制。产品设计方案的完善化与产品的专利申请工作至关重要，不容轻视，否则就会造成损失和不利后果。
2.7 绘制生产制造图纸
样机在大面积作业实验当中工作性能表现稳定后，要用标准的机械制图将样机结构绘制出来，进一步明确该设计产品的结构、尺寸、技术要求、质量标准等，技术细节基本做到面面俱到，为进一步批量生产设计产品提供可靠的第一手资料。生产图纸绘制好后要由专人保管，以防泄密。
2.8 及时处理市场反馈信息
产品投放市场后，要注意及时搜集、整理市场反馈信息，要虚心接受用户提出的合理化意见和建议，尽最大可能生产广大农民群众满意的农业机械产品，使该产品设计更加完善、更加合理。
3 参考文献
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