仿真技術在機械設計制造中的應用研究

摘 要：計算機技術的高速發展讓以計算機科技為基礎的現代科技全面進步，仿真技術即為基于計算機技術的一項新技術，其能以部分學科理論為基礎處理現實問題，更重要的是，仿真技術并未停止發展的腳步，仿真軟件創新迭出，正因如此，越來越多的行業開始主動擁抱仿真技術。論文重點研究了機械制造領域內仿真技術的特征，首先對計算機仿真系統設計進行了簡要分析，隨之對機械設計制造實踐中仿真技術的應用概況進行了全面闡述，意在促進機械制造領域內仿真技術應用，加快機械制造行業發展。

關鍵詞：仿真技術;機械設計制造;應用

0 引言

目前，以網絡時代、信息時代、數字時代為特征的科技時代已基本形成，得益于科技發展，各行各業均取得了歷史性突破。機械設計制造領域引進應用計算機仿真技術以來，產品智能化、數字化水平迅速提高，核心競爭力提升效果顯著。而在仿真技術支撐下，機械設計制造迅速跳出傳統設計理念、理論的窠臼，創新成果迭出，全球各地科研人員也因此而能在差異化時間背景下實現連接。仿真技術的最大優勢在于可以協助我們將問題及其內在原因迅速發現，找到有效地應對策略。

1 機械制造領域內的仿真技術特征

1.1 集成化

機械設計制造領域引進應用仿真技術的優勢比較明顯，比如集成化可以讓機械產品更加緊湊，更加靈活，提升機械設計制造效率，吸引更多用戶，激發行業發展潛力，而仿真類型多元化則讓這一領域的競爭力空前提升。

1.2 應用范圍

仿真技術具有極為顯著的動力學特征，因此無論是機械產品設計，還是機械產品的運行測試及后期維護均充斥著仿真技術，傳統設計方法費用費力，效率低下，而引用仿真技術則顯著改變這種落后現狀，也就是說，現代機械產品設計與生產的每個環節實質上都在引用仿真技術，特別是設計、維護等環節，仿真技術已經具備基礎性、決定性功能。正因如此，越來越多的企業開始采用仿真技術。

1.3 分布性

計算機技術是仿真技術發展的前提和基礎，仿真技術引進與應用同樣離不開虛擬網絡支持，圖形技術特征明顯的仿真技術更具交互性。機械制造領域內現已形成了極為明顯的仿真技術普及態勢。制造行業與仿真技術之間的密切關系是這一現象的主要原因。

2 計算機仿真系統構建

機械設計制造領域引進、應用仿真技術以來，繁榮與發展速度加快。從仿真系統構建角度來看，圖形學、幾何學、數據處理學等學科功能極為關鍵。計算機仿真系統構建的首要環節在于三維模型構建，而三維模型可以反向提升計算機仿真技術精度。以下即為模型構建階段的注意事項：

（1）三維模型創建。首先，完成合適的計算機系統確立;其次，進行其它條件或要素篩選，最后，以關聯知識、數學表達式為基礎展示創建成果，以此準確描述三維模型的核心。三維模型的核心在于動態模型、靜態模型組成的數學模型。

（2）三維模型變換。抽象、簡潔是數學模型的最典型特征。所以應把它們向計算機處理的數據或信息轉化，此即所謂模型變換。本階段必須按計算機科技及科學算法來表達并展示數學模型。

（3）三維模型測試。三維模型測試前應向計算機系統中軌入三維模型，只有如此才能獲得測試結論。三維模型測試過程本身比較簡單，仿真結果分析也不復雜，但此類工作必需基于三維模型構建與測試而展開，這是兩個前置性環節，缺一不可。目前應用比較普遍的三維模型測試方法有兩種，即仿真過程反向驗證法和置信通道法。

3 機械設計制造中仿真技術的應用

3.1 數值計算分析

機械產品的設計與研發程序本質上差異不大，任何機械產品設計均應遵循以下幾個基本程序，首先，以用戶需求為依據將產品概念提出;其次，以確定的產品概念為依據進行產品結構設計、結構零件設計;第三，產品生產實驗;最后，調整、修改設計成果。機械產品如果比較復雜，那么通常會需要更多的時間進行研發，這也是簡單機械產品與復雜機械產品的最大區別?？萍紩r代以來，計算機仿真技術取得長足發展，復雜機械產品研發也因此而如虎添翼，設計研發周期全面縮短，設計質量迅速倍增。運算工程的準確率與效率在仿真技術協助下提升效果同樣令人驚嘆。

3.2 復雜機械加工

機械生產環節引進應用計算機技術后，參數指標控制理想，機械加工目標可以在更短時間內高質量完成。數控機床就是這方面的代表，計算機技術進入數控機床加工領域以來，各種此前難以控制的信息數據、指標難題均被一一化解，數據模塊加工的準確性讓數控機床加工難度越來越小，規?；a、個性化生產均已不再是難點。例強磨削加工，以時間軸為建立單位即能對磨削加工指令、過程作出準確預測，將標準件加工迅速完成。磨削方案設計也因計算機仿真技術應用而與實際需要更相吻合。

3.3 機械結構設計

機械系統結構的多元化特征極為明顯，不同的機械系統具有差異化內部結果。這也讓各行各業的各種機構設計、操作需求與場景成為現實，因此每一種系統的結構部件設計的針對性更強，加工精度提升目標也能因此而順利實現。從目前來看，機械產品設計階段的重點主要就在于模擬試驗優化，而優化設計機械系統的內部零部件等工作則在其次，其意就在于提升設計方案的質量，讓其處于最理想狀態。大型三維設計軟件現已是引進應用仿真技術實踐中的首選軟件，但凡有仿真技術應用需要的科研人員均會將其當成第一選擇，之所以如此，主要是因為其可進行為機械運行結構提供有效協助，可以對運行結果展開全面的觀察與分析，迅速調節各種影響運動因素，確保機械設備平穩運行，滿足現實工作需要。

3.4 齒輪設計

機械裝備結構一般來說是由各種各樣零部件組成的，因此此類裝備存在著多元化零部件需求，而最主要的一種機械裝備零部件為齒輪。Visual Lisp語言在仿真齒輪設計過程中具有決定性作用。

參考文獻：

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[3]王正鐸.淺析仿真技術在機械設計與制造中的應用[J].電子元器件與信息技術，2019（03）：95-98.

作者簡介：李韶山（1998-），男，安徽六安人，本科在讀，研究方向：機械設計制造及其自動化。