仿生設計在農(nóng)業(yè)機械設計的作用

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1、 仿生設計在農(nóng)業(yè)機械設計的作用 摘要：自古以來，我國就是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在我國的地位也是非常的重要，進入現(xiàn)代化以來，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)主要依靠各種大型的機械來進行作業(yè)，大大的解放了人們的雙手，隨著當今科學技術的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械的設計也越來越合理，其中，應用仿生學來進行對于農(nóng)業(yè)機械的設計成為了一項人們樂于研究的事情，應用動物的各種各樣的天然力學形態(tài)來進行設計，能夠使機械的利用率增加，并且還能夠將機械設計的更加的合理，因此在農(nóng)業(yè)中有著很大的應用。 關鍵詞：仿生設計；農(nóng)業(yè)機械；效果 1將仿生設計應用在農(nóng)業(yè)機械中的意義 我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在我國有著一個非常重要的

2、地位，因此對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來講，人們有著極為高度的重視，不斷的應用更加高效的設計或者各種提高生產(chǎn)效果的技術來使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)能夠更加的有效。通常以來，人們對于仿生學的認識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)機械中，是不會想到去應用仿生學來對其進行設計的。應用仿生學設計的東西仿生學有著良好的操控效果，并且對于能源的利用率也是較高，由于具有這些的特性，人們開始想到將仿生學應用到作業(yè)較為困難的農(nóng)業(yè)機械上，以期能夠增加機械的作業(yè)效果。仿生學的應用讓農(nóng)業(yè)機械的外觀有著一個較為明顯的變化，在其操控性或者舒適性等方面有一個很大的提高，這樣我國人數(shù)眾多的農(nóng)民得到非常有利的應用，讓農(nóng)業(yè)機械的利用效果有著一個很

3、大的提升，促進了農(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，符合人們對于農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。 2仿生設計在農(nóng)業(yè)機械設計中的應用 2.1對于形態(tài)的仿生。仿生設計中有一種極為簡便的仿生方法就是對于其形態(tài)進行仿生，這種仿生可以不用去非常了解其具體的作用，只要在進行仿生應用后有著較為良好的效果就可以，具體來講，形態(tài)仿生可以分成具象形態(tài)、抽象形態(tài)和意象3種，具象仿生就是通過人眼對其進行觀察，發(fā)現(xiàn)其有利的生理現(xiàn)象，然后根據(jù)這樣的形態(tài)，對其進行仿生作用。具象仿生能夠對一個較為具體的形象進行概括式的總結，然后在經(jīng)過人為的處理后，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)機械的設計中，采用這樣的仿生設計會讓農(nóng)業(yè)機械更加的有親切性。抽象形態(tài)仿生就是針對自然界存在的某一個形態(tài)，然后對其進行抽象化的處理，抽象化的處理可以讓人們忽略掉其具有的一些外形，只是將其最為獨特有用的地方進行展示出來，將其進行提取，然后應用到對人們有用的設計中來，在仿生設計中，這種抽象的設計方法通常用來設計現(xiàn)代化的產(chǎn)品。意象形態(tài)仿生是一種較為高級的仿生，其主要就是通過事物的形態(tài)來發(fā)現(xiàn)其應用的本質和應用的具體原理，將其存在的一些屬性提煉出來，通過自己的感悟然后來設計出具有這種仿生設計靈感的事情，讓設計看起來可以更加的完美，農(nóng)業(yè)機械的設計中，應用這種設計可以讓其看起來更加的完美。

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

6、遇到外力的時候會產(chǎn)生一定的彈性變形。之所以典型土壤動物具有一定的減粘脫土功能，主要是因為其體壁具有非常大的的彈性。通常情況下，動物與土壤構成的粘附系統(tǒng)存在非常小的粘附功，其是土壤動物降低粘阻的主要原因之一。因此，可以根據(jù)上述功能來進行鏟斗斗底的仿生設計，以更好的達到減粘脫土的目的。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，然后借助彈簧來實現(xiàn)對斗底撓動的有效控制，這樣一來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機械操控性能上的仿生。隨著當今人們生活水平的提升，對于各方面的要求也在不斷地增加，在農(nóng)業(yè)機械中，人們希望能夠有著操控性更

7、加良好的機械設備來對原先老舊的設備進行更新，應用仿生的原理，就可以實現(xiàn)讓農(nóng)業(yè)機械的操控性能夠有著很大的提升，在進行設計時，可以應用仿生學來講機械設計成為較為智能化的設備，在進行操控時，可以有著一定的輔助措施來針對農(nóng)田中較為惡略的作業(yè)環(huán)境，讓人們可以進行更少的操控甚至只進行一些較為簡單的操作就可以，讓農(nóng)業(yè)的設備向著現(xiàn)代化的方向不斷地發(fā)展，讓農(nóng)業(yè)機械的設計更加的人性化。2.4結構仿生。隨著仿生設計在農(nóng)業(yè)機械設計中的廣泛應用，人們不僅從功能上、外形上對其進行仿生，如今也開始慢慢的從生物奇特的結構上對其進行仿生，并取得了比較理想的仿生效果。實際上，結構仿生設計需要對其力學結構進行詳細的研究，并遵循物質

8、微觀和宏觀的組織原則，通過對生物的部分或整體結構組織方式進行研究，可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的潛在相似性，然后對其進行有效的模仿，從而創(chuàng)造出新的形象，更好地解決農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)過程中所遇到的問題。結構仿生在農(nóng)業(yè)機械設計領域中，最初是從模擬生物外形開始，如模仿鳥類的飛行器設計、模仿魚外形的潛艇設計等。邵耀堅是華南農(nóng)業(yè)大學工程技術學院的一名教授，其借助仿生學原理來進行水稻工廠化育秧撥苗機械的仿生設計，從而有效的解決了拋植、拔秧的有序栽植問題。同時，吉林大學地面機械仿生技術教育部重點實驗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)機械生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。與普通犁鏵的鏵式犁（圖2）進行對比可以發(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、技術生產(chǎn)率、犁體成本和勞動消耗等指標均優(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，仿生非光滑犁鏵的鏵式犁，還可以有效改善了作業(yè)質量，改善碎土及覆蓋效果，并間接降低了平地、整地的難度以及對動力的消耗，從而在一定程度上提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟效益。通過對仿生非光滑犁鏵的鏵式犁和普通犁鏵的鏵式犁的經(jīng)濟效益進行對比可以發(fā)現(xiàn)，仿生非光滑犁鏵的鏵式犁所能夠達到的綜合經(jīng)濟效益是普通犁鏵的鏵式犁的1.62倍。 3總結 農(nóng)業(yè)機械的現(xiàn)代化已經(jīng)成為社會發(fā)展的一個必然的趨勢，在進行對于農(nóng)業(yè)機械的設計中，應用仿生學的原理，可以讓機械的性能有著一個很大的提升，仿生設計也讓農(nóng)業(yè)機械向著更加多樣化的方向發(fā)展，在不斷改善農(nóng)業(yè)機械的性能，讓農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)更加的高效快捷。 參考文獻 [1]謝勇中.仿生設計在農(nóng)業(yè)機械設計中的應用[J].技術與市場,2017,24(2):91. 4