淺析仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

摘 要：第三次產(chǎn)業(yè)革命以來，促進了各領(lǐng)域技術(shù)的進步。其中，計算機技術(shù)的發(fā)展呈幾何級增長，由此，為仿真技術(shù)的誕生奠定了良好基礎(chǔ)。簡言之，仿真技術(shù)就是綜合相關(guān)科學(xué)理論用以解決實際問題。發(fā)展至今，仿真技術(shù)軟件不斷得到更新。由此，使用仿真技術(shù)的行業(yè)也日益增加?；诖?，仿真技術(shù)在機械制造行業(yè)中的特點是本文研究的主題。本文開篇詳細(xì)闡述了構(gòu)建計算機仿真系統(tǒng)的過程，其后，深入分析了當(dāng)下仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的具體應(yīng)用現(xiàn)狀，以期通過本文的研究來推動仿真技術(shù)在機械制造行業(yè)的全面應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù);機械設(shè)計制造;應(yīng)用

1 引言

隨著工業(yè)的發(fā)展，如今，計算機仿真技術(shù)愈加先進。由此，有效促進了機械設(shè)計制造企業(yè)推出的產(chǎn)品更能滿足市場需求，且可以獲得更有利的市場競爭地位。當(dāng)下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)發(fā)展十分搶眼，仿真技術(shù)開始向數(shù)字化和智能化靠近，通過結(jié)合最新技術(shù)成果促進仿真技術(shù)跟上時代潮流。在此大環(huán)境下，仿真技術(shù)不斷掙脫傳統(tǒng)機械設(shè)計制造觀念和理論的束縛。日益多元的仿真設(shè)備對不在同一個地方的研發(fā)人員有著極大幫助，實現(xiàn)了他們基于差異化的時間下連接。一般而言，借助仿真環(huán)境能夠幫助用戶更快找到問題所在極其根源。由此，制定有效的措施予以解決。

2 仿真技術(shù)在機械制造行業(yè)中的特點

（1）分布性特點。通常，仿真技術(shù)建立在計算機技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)之上。目前，機械制造業(yè)中的仿真分布性特點十分顯著。之所以如此，源于仿真技術(shù)與制造分布的關(guān)系十分緊密。一般而言，有了提供支持的虛擬網(wǎng)絡(luò)，仿真技術(shù)才得以實現(xiàn)應(yīng)用。此外，需要注意仿真技術(shù)有著十分明顯的圖形技術(shù)特點，這也是仿真技術(shù)之所以具有交互性的原因之一。

（2）應(yīng)用范圍特點。宏觀上而言，應(yīng)用仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造行業(yè)中存在的特點相當(dāng)明顯。通常，機械產(chǎn)品從設(shè)計到測試和維護期間都一直伴隨著仿真技術(shù)的使用。同時，仿真技術(shù)在機械產(chǎn)品的設(shè)計、維護等環(huán)節(jié)中起到的作用十分明顯。由于很好滿足了市場需求，目前應(yīng)用仿真技術(shù)的企業(yè)范圍涉及相當(dāng)廣泛。在機械制造中，仿真技術(shù)動力學(xué)特點分外明顯。

（3）集成化特點。仿真技術(shù)用于機械設(shè)計制造行業(yè)中具有許多特點，其中，集成化的特點受到普遍認(rèn)可。仿真技術(shù)應(yīng)用于機械設(shè)計制造行業(yè)中，能夠促進產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境更加良好。此外，目前有多種仿真類型。

3 構(gòu)建計算機仿真系統(tǒng)

機械設(shè)計制造行業(yè)愈來愈離不開對仿真技術(shù)的應(yīng)用，使其在實際上的使用范圍一直在擴大。由此可見，應(yīng)用仿真技術(shù)可以有效促進機械設(shè)計制造行業(yè)的發(fā)展和繁榮。構(gòu)建計算機仿真系統(tǒng)要達到理想狀態(tài)，就應(yīng)當(dāng)以實際條件和環(huán)境為基礎(chǔ)進行模型的搭建工作。實踐表明，數(shù)據(jù)處理學(xué)、幾何學(xué)、圖形學(xué)等學(xué)科體系對仿真系統(tǒng)的構(gòu)建有著積極作用。此外，如果只憑借計算機系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建計算機仿真系統(tǒng)，將不會達到成功識別研究對象的目標(biāo)。鑒于此，應(yīng)當(dāng)首先構(gòu)建起三維模型。之后，可以使用三維模型來使計算機仿真技術(shù)的精確度得到提高。同時，模型構(gòu)建期間，應(yīng)該注意的內(nèi)容還有如下：

（1）創(chuàng)建三維模型。以確定符合需求的計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)，其后，配合其他相關(guān)條件。再之后，通過直接關(guān)聯(lián)的知識以數(shù)學(xué)表達方式呈現(xiàn)，以期對三維模型的關(guān)鍵部分進行準(zhǔn)確描述。數(shù)學(xué)模型是三維模型的關(guān)鍵部分，其由靜態(tài)和動態(tài)兩種模型構(gòu)成。

（2）變換三維模型。數(shù)學(xué)模型最大的特點就是簡潔且抽象，由此，必須將其轉(zhuǎn)化成計算機可以處理的信息或數(shù)據(jù)，該環(huán)節(jié)即是變換模型。環(huán)節(jié)完成期間，對數(shù)學(xué)模型的表達和呈現(xiàn)必須按照科學(xué)算法和先進計算機技術(shù)進行。

（3）試驗三維模型。試驗進行前必須把三維模型輸入到計算機系統(tǒng)內(nèi)，其后，試驗結(jié)果會經(jīng)過一系列的處理獲得。由此，這就要求必須開展好三維模型的建立和變換部分。試驗三維模型并不復(fù)雜，同時，分析仿真結(jié)果的過程也相對容易。目前，置信通道方法和仿真過程的反向驗證方法是最常見的衡量方法。

4 仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的具體應(yīng)用

（1）齒輪設(shè)計中。機械裝備通常對零部件的需求具有多元性，其中，齒輪屬于最重要的零部件范圍?？梢姡芯科涞膬r值不容忽視。仿真齒輪齒形期間，Visual Lisp 語言有著積極作用。

（2）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中。機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不一而足，但是，通常都會呈現(xiàn)出差異性。所以，基于不同使用場景和需求，開展有針對性的結(jié)構(gòu)部件設(shè)計，有利于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的精確度。就當(dāng)前的狀況而言，設(shè)計機械期間，都會以模擬試驗的優(yōu)化為第一步，其后，才會展開對機械系統(tǒng)內(nèi)的零部件等結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模擬設(shè)計工作，以期獲得最佳效果的設(shè)計方案。仿真技術(shù)使用過程中，建議采取大型三維設(shè)計軟件，從而幫助完成演示機械機構(gòu)的運動結(jié)構(gòu)工作。觀察并分析運動結(jié)構(gòu)后，對于發(fā)現(xiàn)的干擾運動因素進行及時調(diào)整。

（3）復(fù)雜機械加工中。應(yīng)用計算機技術(shù)進行操作的生產(chǎn)環(huán)節(jié)往往涉及機械方面的加工處理內(nèi)容，借助計算機技術(shù)輔助生產(chǎn)，能夠提供準(zhǔn)確參數(shù)實現(xiàn)機械加工的目標(biāo)任務(wù)。比如對數(shù)控機床的使用，借助計算機技術(shù)，能夠有效處理相關(guān)信息，協(xié)助數(shù)據(jù)模塊加工具有更高的準(zhǔn)確性。比如對磨削加工的輔助作用，建立單位是時間軸的數(shù)學(xué)模式，以此預(yù)測磨削加工行為和指令，同時，借助計算機仿真技術(shù)讓磨削方案設(shè)計得更趨實際需求。

（4）復(fù)雜數(shù)值計算分析中。通常，研發(fā)一款機械產(chǎn)品都具有相似的流程，即先根據(jù)需求提出概念，之后，根據(jù)選定的概念設(shè)計結(jié)構(gòu)，緊接著，設(shè)計結(jié)構(gòu)所需的零件，其后，進行一系列試驗制備工作，最后，對結(jié)果予以修正和調(diào)整。通常，機械產(chǎn)品復(fù)雜度高的情況下，其從研發(fā)到上市的過程會相對用時更多。如今，通過借助計算機仿真技術(shù)，能夠大大縮短對復(fù)雜機械產(chǎn)品的研發(fā)周期。此外，充分借助仿真技術(shù)，可以有效提高運算工程的效率和準(zhǔn)確率。

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作者簡介：高凱旋（1997-），男，安徽人，本科在讀，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化。