仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的應(yīng)用

楊磊

摘 要：現(xiàn)階段，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平得到了很大程度提升，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的發(fā)展中，對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用就能有助于設(shè)計(jì)制造的整體水平提高。將仿真技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造相結(jié)合，就能有效優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段。基于此，文章主要就機(jī)械設(shè)計(jì)制造中仿真技術(shù)的應(yīng)用重要性和應(yīng)用流程加以分析，然后結(jié)合實(shí)際對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用特征及實(shí)際應(yīng)用詳細(xì)探究，希望能通過(guò)此次研究分析，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；仿真技術(shù)；應(yīng)用

引言

仿真技術(shù)的應(yīng)用，主要就是對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)下加以實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)多種學(xué)科理論作為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)的軟件工具支持下，發(fā)揮著重要作用。在早期的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，是隨機(jī)數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)求解隨機(jī)問(wèn)題方法的應(yīng)用，在近些年的科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展下，和工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展有著緊密的結(jié)合，這樣就對(duì)工業(yè)發(fā)展起到了很大促進(jìn)作用。通過(guò)從理論上對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用研究，就能為實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)制造發(fā)展提供理論支持。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中仿真技術(shù)的應(yīng)用重要性和應(yīng)用流程

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中仿真技術(shù)的應(yīng)用重要性分析

機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要促進(jìn)作用，從上世紀(jì)七十年代以來(lái)，在全球化的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展方面愈來(lái)愈激烈，產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在向著個(gè)性化以及多元化的方向發(fā)展。仿真技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)就有著很大推動(dòng)，而在收到經(jīng)濟(jì)水平的因素影響，在實(shí)際操作系統(tǒng)的應(yīng)用上費(fèi)用相對(duì)比較高。仿真技術(shù)的應(yīng)用，在設(shè)計(jì)人員將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為載體下，通過(guò)運(yùn)用相應(yīng)的軟件以及構(gòu)建數(shù)據(jù)模型等，這樣就能對(duì)參數(shù)詳細(xì)準(zhǔn)確的分析，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中應(yīng)用，就能有效提高設(shè)計(jì)的效率[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)制造中仿真技術(shù)的應(yīng)用，只需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合不用方案在仿真軟件當(dāng)中進(jìn)行構(gòu)建虛擬機(jī)，從而就能有效完成不同假設(shè)性虛擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)最優(yōu)化的方案進(jìn)行選擇。仿真技術(shù)的應(yīng)用對(duì)計(jì)算的精度可有效保證，對(duì)研發(fā)的質(zhì)量也能有效提高，節(jié)約了大量的研發(fā)資金，這對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展就有著積極促進(jìn)作用。

1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中仿真技術(shù)的應(yīng)用流程分析

機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的發(fā)展，需要從多方面加強(qiáng)重視，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中仿真技術(shù)的應(yīng)用，主要是在電腦數(shù)學(xué)模型以及仿真模式的建立基礎(chǔ)上應(yīng)用的。仿真技術(shù)的應(yīng)用涉及到圖形學(xué)以及幾何造型學(xué)等，在對(duì)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)抽象數(shù)學(xué)模型的處理過(guò)程中，要按照相應(yīng)的程序進(jìn)行實(shí)施。首先就是對(duì)模型進(jìn)行建立，仿真技術(shù)應(yīng)用中先要能抽象出能達(dá)到仿真目的的可靠系統(tǒng)，然后加上邊界以及約束條件[2]。接著就要對(duì)相應(yīng)學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用，把這一系統(tǒng)在數(shù)學(xué)表達(dá)的方式下進(jìn)行闡述。主要的內(nèi)容就是數(shù)學(xué)模型，模型的構(gòu)建過(guò)程中，就要結(jié)合時(shí)間關(guān)系進(jìn)行劃分。在模型的構(gòu)建類(lèi)型上有動(dòng)靜兩種模型類(lèi)型，在動(dòng)態(tài)模型方面又分為連續(xù)時(shí)間以及離散時(shí)間和混合時(shí)間幾種。

機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的仿真技術(shù)應(yīng)用流程中，在模型的變換層面就比較關(guān)鍵。這一環(huán)節(jié)主要是將抽象的數(shù)學(xué)表達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)處理形式。然后通過(guò)適當(dāng)?shù)乃惴ㄒ约坝?jì)算機(jī)語(yǔ)言，就能對(duì)仿真模型進(jìn)行分析，這就需要對(duì)計(jì)算機(jī)研發(fā)新的系統(tǒng)，或者是通過(guò)仿真軟件加以應(yīng)用，都能夠達(dá)到模型變換的目的[3]。

接著就是模型的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。也就是把創(chuàng)建仿真模型輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中，通過(guò)仿真模型的運(yùn)行就能獲得仿真結(jié)果。在進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)先期設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行運(yùn)行的，這樣就比較的簡(jiǎn)單。對(duì)于仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的衡量標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，就要先對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行辨析，對(duì)其結(jié)果的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)可通過(guò)反正過(guò)程反向驗(yàn)證法以及置信通道方法加以應(yīng)用。通過(guò)這一系列的程序?qū)嵤?，就能有助于仿真技術(shù)的積極作用發(fā)揮。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中仿真技術(shù)的應(yīng)用特征及實(shí)際應(yīng)用

2.1 仿真技術(shù)應(yīng)用的特征體現(xiàn)分析

第一，應(yīng)用范圍大特征。仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中的應(yīng)用，有著鮮明的特征體現(xiàn)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造和測(cè)試維護(hù)的整個(gè)過(guò)程中，仿真技術(shù)都能貫穿始終。在機(jī)械產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)以及詳細(xì)設(shè)計(jì)和加工制造等環(huán)節(jié)，仿真技術(shù)都能發(fā)揮積極的作用。在仿真技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，在范圍上得到了迅速擴(kuò)大化，仿真對(duì)象和目的上從研究制造對(duì)象動(dòng)力學(xué)以及運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，已經(jīng)向著研究制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行方向發(fā)展，在庫(kù)存管理以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程組織等層面都有著涉及。

第二，集成化特征。機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的仿真技術(shù)應(yīng)用，在集成化的特征層面表現(xiàn)的比較突出，也就是對(duì)仿真技術(shù)的綜合性應(yīng)用，從而就能有效形成可運(yùn)行的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及制造環(huán)境。在仿真的類(lèi)型上是多樣化的，有著面向產(chǎn)品以及制造工藝和生產(chǎn)管理等部分的仿真[4]。這些部分對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用都得到了綜合性體現(xiàn)。

第三，分布性特征。仿真技術(shù)的應(yīng)用在和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合下，對(duì)仿真的分布性特征上就比較顯著。這是通過(guò)制造分布所決定，其中就有著敏捷制造以及虛擬網(wǎng)絡(luò)的支持實(shí)現(xiàn)的。仿真技術(shù)的應(yīng)用和傳感器以及圖形技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用特征也比較突出，這就對(duì)仿真技術(shù)的交互性得到了加強(qiáng)。

2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中仿真技術(shù)應(yīng)用

仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中多個(gè)環(huán)節(jié)都能進(jìn)行應(yīng)用，其中在復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算分析中的應(yīng)用作用比較突出。仿真技術(shù)應(yīng)用對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的大量復(fù)雜化數(shù)據(jù)分析計(jì)算能力比較強(qiáng)，能將數(shù)據(jù)分析簡(jiǎn)單化以及層次性的實(shí)現(xiàn)，這樣就大大的提高了工作效率，對(duì)低水平重復(fù)勞動(dòng)的問(wèn)題也能避免。機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用仿真技術(shù)就能在計(jì)算分析上準(zhǔn)確快速的實(shí)現(xiàn)，直到滿足實(shí)際的要求標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品材料的浪費(fèi)以及耗時(shí)的問(wèn)題也得到了解決。機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)模型的分析下，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等都能得到有效保障，對(duì)機(jī)械設(shè)備的剛度應(yīng)變以及動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)分析能力也比較強(qiáng)。

仿真技術(shù)在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用，也能優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量。機(jī)械產(chǎn)品是通過(guò)大量結(jié)構(gòu)組裝的工藝動(dòng)作。對(duì)新機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)的正確設(shè)定，和結(jié)構(gòu)間的運(yùn)動(dòng)得當(dāng)與否等，都和產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用效果有著直接的應(yīng)用。這就需要在仿真技術(shù)的應(yīng)用下，通過(guò)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，從而有效的檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

將仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造當(dāng)中的齒輪設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用，能有效提高齒輪設(shè)計(jì)的質(zhì)量。機(jī)械裝備當(dāng)中的齒輪是比較關(guān)鍵的零件，對(duì)其設(shè)計(jì)的精度有著高要求，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中就要充分注重對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用。具體應(yīng)用中對(duì)visual lisp語(yǔ)言的應(yīng)用，就能在齒輪端面實(shí)施模型的構(gòu)建以及仿真，能從多個(gè)角度實(shí)施評(píng)估[5]。仿真技術(shù)的運(yùn)用下能對(duì)圓弧針齒輪星傳動(dòng)研究分析，以及對(duì)影響正交齒輪齒輪傳動(dòng)接觸點(diǎn)的參數(shù)實(shí)施研究，這樣就大大的提高了對(duì)齒輪設(shè)計(jì)的精確度。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，隨著新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)整體的機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也有著促進(jìn)作用。仿真技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造的結(jié)合，為我國(guó)的機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了生機(jī)，為促進(jìn)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及科學(xué)性發(fā)展打下了基礎(chǔ)，希望此次研究有助于實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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