仿生設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的作用

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1、 仿生設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的作用 摘要：自古以來(lái)，我國(guó)就是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)在我國(guó)的地位也是非常的重要，進(jìn)入現(xiàn)代化以來(lái)，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)主要依靠各種大型的機(jī)械來(lái)進(jìn)行作業(yè)，大大的解放了人們的雙手，隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)也越來(lái)越合理，其中，應(yīng)用仿生學(xué)來(lái)進(jìn)行對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)成為了一項(xiàng)人們樂(lè)于研究的事情，應(yīng)用動(dòng)物的各種各樣的天然力學(xué)形態(tài)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠使機(jī)械的利用率增加，并且還能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)的更加的合理，因此在農(nóng)業(yè)中有著很大的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計(jì)；農(nóng)業(yè)機(jī)械；效果 1將仿生設(shè)計(jì)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的意義 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在我國(guó)有著一個(gè)非常重要的

2、地位，因此對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來(lái)講，人們有著極為高度的重視，不斷的應(yīng)用更加高效的設(shè)計(jì)或者各種提高生產(chǎn)效果的技術(shù)來(lái)使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)能夠更加的有效。通常以來(lái)，人們對(duì)于仿生學(xué)的認(rèn)識(shí)都停留在一些較為高科技化的產(chǎn)品上，在一般的農(nóng)業(yè)機(jī)械中，是不會(huì)想到去應(yīng)用仿生學(xué)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的。應(yīng)用仿生學(xué)設(shè)計(jì)的東西仿生學(xué)有著良好的操控效果，并且對(duì)于能源的利用率也是較高，由于具有這些的特性，人們開(kāi)始想到將仿生學(xué)應(yīng)用到作業(yè)較為困難的農(nóng)業(yè)機(jī)械上，以期能夠增加機(jī)械的作業(yè)效果。仿生學(xué)的應(yīng)用讓農(nóng)業(yè)機(jī)械的外觀有著一個(gè)較為明顯的變化，在其操控性或者舒適性等方面有一個(gè)很大的提高，這樣我國(guó)人數(shù)眾多的農(nóng)民得到非常有利的應(yīng)用，讓農(nóng)業(yè)機(jī)械的利用效果有著一個(gè)很

3、大的提升，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，并且在一定的方面還提高了農(nóng)業(yè)作物的產(chǎn)量，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加的快捷方便，符合人們對(duì)于農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。 2仿生設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 2.1對(duì)于形態(tài)的仿生。仿生設(shè)計(jì)中有一種極為簡(jiǎn)便的仿生方法就是對(duì)于其形態(tài)進(jìn)行仿生，這種仿生可以不用去非常了解其具體的作用，只要在進(jìn)行仿生應(yīng)用后有著較為良好的效果就可以，具體來(lái)講，形態(tài)仿生可以分成具象形態(tài)、抽象形態(tài)和意象3種，具象仿生就是通過(guò)人眼對(duì)其進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其有利的生理現(xiàn)象，然后根據(jù)這樣的形態(tài)，對(duì)其進(jìn)行仿生作用。具象仿生能夠?qū)σ粋€(gè)較為具體的形象進(jìn)行概括式的總結(jié)，然后在經(jīng)過(guò)人為的處理后，讓其可以呈現(xiàn)出一種非常具有

4、吸引力的事物，在農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，采用這樣的仿生設(shè)計(jì)會(huì)讓農(nóng)業(yè)機(jī)械更加的有親切性。抽象形態(tài)仿生就是針對(duì)自然界存在的某一個(gè)形態(tài)，然后對(duì)其進(jìn)行抽象化的處理，抽象化的處理可以讓人們忽略掉其具有的一些外形，只是將其最為獨(dú)特有用的地方進(jìn)行展示出來(lái)，將其進(jìn)行提取，然后應(yīng)用到對(duì)人們有用的設(shè)計(jì)中來(lái)，在仿生設(shè)計(jì)中，這種抽象的設(shè)計(jì)方法通常用來(lái)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的產(chǎn)品。意象形態(tài)仿生是一種較為高級(jí)的仿生，其主要就是通過(guò)事物的形態(tài)來(lái)發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用的本質(zhì)和應(yīng)用的具體原理，將其存在的一些屬性提煉出來(lái)，通過(guò)自己的感悟然后來(lái)設(shè)計(jì)出具有這種仿生設(shè)計(jì)靈感的事情，讓設(shè)計(jì)看起來(lái)可以更加的完美，農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用這種設(shè)計(jì)可以讓其看起來(lái)更加的完美。

5、2.2功能仿生。隨著人們對(duì)于動(dòng)物的研究越來(lái)越深入，人們發(fā)現(xiàn)動(dòng)物中存在著各種非常合理的功能性設(shè)計(jì)，這些功能的加入讓動(dòng)物具有更加靈活或者更加符合力學(xué)的規(guī)律，因此人們就針對(duì)動(dòng)物的這種特性來(lái)對(duì)其進(jìn)行仿生。在進(jìn)行功能性仿生時(shí)，不僅是動(dòng)物，植物和微生物同樣也可以為仿生設(shè)計(jì)提供一些知識(shí)，在人們對(duì)弈功能進(jìn)行深入的了解后，然后在可以應(yīng)用到的產(chǎn)品上進(jìn)行功能性的仿生設(shè)計(jì)，這樣來(lái)提高產(chǎn)品的一些功能，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，可以將農(nóng)田中存在的一些動(dòng)物的有利功能進(jìn)行仿生，從而讓農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠更好的在農(nóng)田中進(jìn)行工作，提高其工作的效率。例如，通過(guò)對(duì)蚯蚓、馬陸等典型土壤動(dòng)物進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，這些動(dòng)物的體壁具有非常好的彈性和柔性，并且在

6、遇到外力的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定的彈性變形。之所以典型土壤動(dòng)物具有一定的減粘脫土功能，主要是因?yàn)槠潴w壁具有非常大的的彈性。通常情況下，動(dòng)物與土壤構(gòu)成的粘附系統(tǒng)存在非常小的粘附功，其是土壤動(dòng)物降低粘阻的主要原因之一。因此，可以根據(jù)上述功能來(lái)進(jìn)行鏟斗斗底的仿生設(shè)計(jì)，以更好的達(dá)到減粘脫土的目的。一般可以將鏟斗斗底借助鉸接組建將若干個(gè)鏈板有效的連接在一起，從而組成撓性斗底，然后借助彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)斗底撓動(dòng)的有效控制，這樣一來(lái)就形成了具有一定彈性的仿生撓性鏟斗，其可以有效提高鏟斗的工作效率。2.3機(jī)械操控性能上的仿生。隨著當(dāng)今人們生活水平的提升，對(duì)于各方面的要求也在不斷地增加，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，人們希望能夠有著操控性更

7、加良好的機(jī)械設(shè)備來(lái)對(duì)原先老舊的設(shè)備進(jìn)行更新，應(yīng)用仿生的原理，就可以實(shí)現(xiàn)讓農(nóng)業(yè)機(jī)械的操控性能夠有著很大的提升，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以應(yīng)用仿生學(xué)來(lái)講機(jī)械設(shè)計(jì)成為較為智能化的設(shè)備，在進(jìn)行操控時(shí)，可以有著一定的輔助措施來(lái)針對(duì)農(nóng)田中較為惡略的作業(yè)環(huán)境，讓人們可以進(jìn)行更少的操控甚至只進(jìn)行一些較為簡(jiǎn)單的操作就可以，讓農(nóng)業(yè)的設(shè)備向著現(xiàn)代化的方向不斷地發(fā)展，讓農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)更加的人性化。2.4結(jié)構(gòu)仿生。隨著仿生設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，人們不僅從功能上、外形上對(duì)其進(jìn)行仿生，如今也開(kāi)始慢慢的從生物奇特的結(jié)構(gòu)上對(duì)其進(jìn)行仿生，并取得了比較理想的仿生效果。實(shí)際上，結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)需要對(duì)其力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的研究，并遵循物質(zhì)

8、微觀和宏觀的組織原則，通過(guò)對(duì)生物的部分或整體結(jié)構(gòu)組織方式進(jìn)行研究，可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的潛在相似性，然后對(duì)其進(jìn)行有效的模仿，從而創(chuàng)造出新的形象，更好地解決農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題。結(jié)構(gòu)仿生在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，最初是從模擬生物外形開(kāi)始，如模仿鳥(niǎo)類(lèi)的飛行器設(shè)計(jì)、模仿魚(yú)外形的潛艇設(shè)計(jì)等。邵耀堅(jiān)是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院的一名教授，其借助仿生學(xué)原理來(lái)進(jìn)行水稻工廠化育秧?yè)苊鐧C(jī)械的仿生設(shè)計(jì)，從而有效的解決了拋植、拔秧的有序栽植問(wèn)題。同時(shí)，吉林大學(xué)地面機(jī)械仿生技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制所研制出的仿生非光滑犁鏵的鏵式犁（圖1），在農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。與普通犁鏵的鏵式犁（圖2）進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在犁耕

9、作業(yè)中仿生非光滑犁鏵的鏵式犁的耗油量、技術(shù)生產(chǎn)率、犁體成本和勞動(dòng)消耗等指標(biāo)均優(yōu)于普通犁鏵的鏵式犁，這主要是仿生非光滑犁鏵的鏵式犁可以有效的降低犁耕作業(yè)比阻。同時(shí)，仿生非光滑犁鏵的鏵式犁，還可以有效改善了作業(yè)質(zhì)量，改善碎土及覆蓋效果，并間接降低了平地、整地的難度以及對(duì)動(dòng)力的消耗，從而在一定程度上提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)仿生非光滑犁鏵的鏵式犁和普通犁鏵的鏵式犁的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，仿生非光滑犁鏵的鏵式犁所能夠達(dá)到的綜合經(jīng)濟(jì)效益是普通犁鏵的鏵式犁的1.62倍。 3總結(jié) 農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的一個(gè)必然的趨勢(shì)，在進(jìn)行對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用仿生學(xué)的原理，可以讓機(jī)械的性能有著一個(gè)很大的提升，仿生設(shè)計(jì)也讓農(nóng)業(yè)機(jī)械向著更加多樣化的方向發(fā)展，在不斷改善農(nóng)業(yè)機(jī)械的性能，讓農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)更加的高效快捷。 參考文獻(xiàn) [1]謝勇中.仿生設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng),2017,24(2):91. 4