仿真技術在機械設計制造中的應用

張冠龍

【摘 要】仿真技術是在計算機技術和網絡技術以及其他先進科學技術的發展促進下形成的一種綜合性技術。仿真技術應用在機械設計制造中，是機械設計制造發展的必然趨勢，能夠有效的優化機械設計制造產業結構并提升技術水平，提高產品質量。仿真技術是不斷發展進步的先進技術，能夠帶來巨大的經濟效益，在機械設計制造中的應用前景廣闊，本文將對此展開討論，以供參考。

【關鍵詞】仿真技術；機械設計制造；應用

一、仿真技術概述

仿真技術在工業、生物和軍事領域應用較廣，主要的仿真工具主要有仿真軟件和仿真硬件兩種，計算機是仿真硬件中常用的工具設備，計算機類型包括3種：混合計算機、數字計算機和模擬計算機。此外，其他的仿真硬件還有目標仿真器、運動仿真器、環境仿真器和負載仿真器等，這些均屬于物理仿真器。仿真技術中的仿真軟件通常是指仿真程序包、仿真程序、數據庫和仿真語言等，這些共同組成仿真技術的軟件系統。

二、仿真過程的實現

對于仿真技術的實現過程，主要可以分為三個方面，具體的內容如下：第一，建立模型。在機械設計制造的過程中，要運用仿真技術，最重要的就是設計約束條件以及編輯條件，確定具體的研究目標，根據這些要求來建立相應的仿真系統。系統建立之后，就需要相關的技術人員根據學科知識將系統進行完善，使其具有數字化的技術，這主要是需要系統擁有一個數學模型。一般情況來講，數學模型可以分為兩種，動態和靜態，主要的影響因素是由于時間的不同，其中，研究人員將動態的模型又進行細化，分為混合時間、連續和離散三種類型。第二，變幻模型。這指的就是將初步的模型通過數學的表達形式變化為計算機可以識別的樣式，這一過程是對計算機的語言和算法最好的應用，是仿真的基礎，也就是仿真模型。第三，模型的實驗。這主要是指通過對計算機的運行模式進行仿真出來，最終得到相應的仿真成果，從而做好對模型的建立以及變換兩個步驟，為以后模型的實驗打下堅實的基礎，只要對前幾個步驟進行預期的展開，這幾步的實現是很簡單的。尤其是要對仿真結果進行測量的過程中，只需要對仿真的設備使用反向驗證法以及置信通道法進行分析就可以實現。

三、仿真技術在機械設計制造行業中的應用

3.1在機械的結構設計方面的應用

機械系統是由各個機械部件進行完整的整合，然后在機械系統的運作過程中共同地發揮作用，使各個不同的機械結構部件可以綜合，達到性能發揮的最大化目標。因此，在一個新的產品的設計過程中，應該提前將仿真技術進行使用，來實現對模型的優化作用，其中包括很多部分，最主要的就是選取最合適的方案，將各零部件進行適當的配合以及將各個零件的功能進行最好的發揮等。就目前情況看，對結構的運動仿真功能都進行開發，尤其是大型的設計軟件，依據這些設計中的性能來看，一旦需要將運動學的內容加入到模擬仿真技術中，只需要進行相應的設計就可以實現，具有十分便利的特點。與此同時，這些三維的設計軟件在對仿真運動進行設計的過程中，可以應用多角度的方式進行觀察，還能對其結構的干涉情況進行檢測，功能十分強大。

3.2在機械的裝備設計方面的應用

在機械裝備職中，最重要的零件之一就是齒輪。因此，在設計師對其進行制造的過程中，將齒輪的性能進行更好的應用仿真實驗就有著很重要的意義。在這一方面，有很多的設計人員在設計齒輪的過程中都進行了多方面的研究，最主要的研究方向包括以下幾個部分：第一，對于圓弧針齒形星的行動軌跡通過對計算機的應用來實現仿真模擬；第二，在仿真和建模的過程中，主要是通過visuallisp技術來實現的，這是對于齒輪的端面建模，也從不同的角度進行相應的評估，然后結合其性能，分析得出相應的結果；第三，對影響齒輪的傳動接觸點進行參數的研究，并對其進行分析，從而達到減少對正交齒輪的相關傳送效果影響的目的。除此之外，計算機的仿真技術在機械設計制造行業中還有著極其廣泛的應用。例如，在對齒輪泵的齒輪進行設計的過程中，就可以應用計算機的仿真技術對齒輪的性能進行檢測，從而達到齒輪泵的性能實現最大化應用，質量也在一定程度上得到顯著提高的目的。

3.3在加工研究方面的應用

在設計的過程中，仿真的意義十分重大。因此，很多的研究人員也對這一問題進行具體的分析和研究，針對很多的機械加工中使用相關的仿真技術，可以幫助設計人員對機理更加深入的了解，也可以在很大程度上對機械在加工的過程中提高相應的機械性能和機械質量，尤其表現在復雜的機械加工方面。

四、仿真技術在機械設計制造業中的發展趨勢

仿真技術隨著計算機技術的發展進步，在硬件方面會朝著數字仿真運算技術方向發展，例如，采用超小型機以及外圍處理器而對大型的復雜的機械系統或者裝備系統進行仿真模擬和實時操作。在軟件方面，會朝著與人工智能技術結合，仿真技術更是會增加仿真語言和功能更加齊全的軟件系統，變得更加精確和便捷。機械設計制造借助仿真技術與虛擬現實技術的發展，會逐漸朝著虛擬制造方向發展。虛擬制造技術通過對產品的設計、生產、制造等過程進行統一的建模而在計算機上進行設計、加工、配置、檢驗、輸送等，是對整個機械加工制造過程的模擬和仿真，從而優化了生產管理及資源規劃，機械產品的設計制造周期縮短、成本降低、生產效率提高，形成強大的經濟效益。

五、結語

計算機技術的應用和發展促進了仿真技術的進步，仿真技術的應用基礎是信息技術、系統論和控制論等，技術應用過程中以專業設備和計算機為工具，通過建立模型系統的方式，對規劃設想中或實際中的數據系統完成動態測試。此外，仿真技術在機械設計制造中的應用能保證數據計算精準、提高產品設計制造效率和質量，總體應用前景和應用效果較好

【參考文獻】

[1] 熊勇.仿真技術在機械設計制造中的應用[J].電子技術與軟件工程，2016，（15）：82.

[2] 楊宇哲.仿真技術在機械設計制造過程中的應用[J].科技創新與應用，2014，（11）：97.