仿真技术在机械设计制造中的应用

张冠龙

【摘 要】仿真技术是在计算机技术和网络技术以及其他先进科学技术的发展促进下形成的一种综合性技术。仿真技术应用在机械设计制造中，是机械设计制造发展的必然趋势，能够有效的优化机械设计制造产业结构并提升技术水平，提高产品质量。仿真技术是不断发展进步的先进技术，能够带来巨大的经济效益，在机械设计制造中的应用前景广阔，本文将对此展开讨论，以供参考。

【关键词】仿真技术；机械设计制造；应用

一、仿真技術概述

仿真技术在工业、生物和军事领域应用较广，主要的仿真工具主要有仿真软件和仿真硬件两种，计算机是仿真硬件中常用的工具设备，计算机类型包括3种：混合计算机、数字计算机和模拟计算机。此外，其他的仿真硬件还有目标仿真器、运动仿真器、环境仿真器和负载仿真器等，这些均属于物理仿真器。仿真技术中的仿真软件通常是指仿真程序包、仿真程序、数据库和仿真语言等，这些共同组成仿真技术的软件系统。

二、仿真过程的实现

对于仿真技术的实现过程，主要可以分为三个方面，具体的内容如下：第一，建立模型。在机械设计制造的过程中，要运用仿真技术，最重要的就是设计约束条件以及编辑条件，确定具体的研究目标，根据这些要求来建立相应的仿真系统。系统建立之后，就需要相关的技术人员根据学科知识将系统进行完善，使其具有数字化的技术，这主要是需要系统拥有一个数学模型。一般情况来讲，数学模型可以分为两种，动态和静态，主要的影响因素是由于时间的不同，其中，研究人员将动态的模型又进行细化，分为混合时间、连续和离散三种类型。第二，变幻模型。这指的就是将初步的模型通过数学的表达形式变化为计算机可以识别的样式，这一过程是对计算机的语言和算法最好的应用，是仿真的基础，也就是仿真模型。第三，模型的实验。这主要是指通过对计算机的运行模式进行仿真出来，最终得到相应的仿真成果，从而做好对模型的建立以及变换两个步骤，为以后模型的实验打下坚实的基础，只要对前几个步骤进行预期的展开，这几步的实现是很简单的。尤其是要对仿真结果进行测量的过程中，只需要对仿真的设备使用反向验证法以及置信通道法进行分析就可以实现。

三、仿真技术在机械设计制造行业中的应用

3.1在机械的结构设计方面的应用

机械系统是由各个机械部件进行完整的整合，然后在机械系统的运作过程中共同地发挥作用，使各个不同的机械结构部件可以综合，达到性能发挥的最大化目标。因此，在一个新的产品的设计过程中，应该提前将仿真技术进行使用，来实现对模型的优化作用，其中包括很多部分，最主要的就是选取最合适的方案，将各零部件进行适当的配合以及将各个零件的功能进行最好的发挥等。就目前情况看，对结构的运动仿真功能都进行开发，尤其是大型的设计软件，依据这些设计中的性能来看，一旦需要将运动学的内容加入到模拟仿真技术中，只需要进行相应的设计就可以实现，具有十分便利的特点。与此同时，这些三维的设计软件在对仿真运动进行设计的过程中，可以应用多角度的方式进行观察，还能对其结构的干涉情况进行检测，功能十分强大。

3.2在机械的装备设计方面的应用

在机械装备职中，最重要的零件之一就是齿轮。因此，在设计师对其进行制造的过程中，将齿轮的性能进行更好的应用仿真实验就有着很重要的意义。在这一方面，有很多的设计人员在设计齿轮的过程中都进行了多方面的研究，最主要的研究方向包括以下几个部分：第一，对于圆弧针齿形星的行动轨迹通过对计算机的应用来实现仿真模拟；第二，在仿真和建模的过程中，主要是通过visuallisp技术来实现的，这是对于齿轮的端面建模，也从不同的角度进行相应的评估，然后结合其性能，分析得出相应的结果；第三，对影响齿轮的传动接触点进行参数的研究，并对其进行分析，从而达到减少对正交齿轮的相关传送效果影响的目的。除此之外，计算机的仿真技术在机械设计制造行业中还有着极其广泛的应用。例如，在对齿轮泵的齿轮进行设计的过程中，就可以应用计算机的仿真技术对齿轮的性能进行检测，从而达到齿轮泵的性能实现最大化应用，质量也在一定程度上得到显著提高的目的。

3.3在加工研究方面的应用

在设计的过程中，仿真的意义十分重大。因此，很多的研究人员也对这一问题进行具体的分析和研究，针对很多的机械加工中使用相关的仿真技术，可以帮助设计人员对机理更加深入的了解，也可以在很大程度上对机械在加工的过程中提高相应的机械性能和机械质量，尤其表现在复杂的机械加工方面。

四、仿真技术在机械设计制造业中的发展趋势

仿真技术随着计算机技术的发展进步，在硬件方面会朝着数字仿真运算技术方向发展，例如，采用超小型机以及外围处理器而对大型的复杂的机械系统或者装备系统进行仿真模拟和实时操作。在软件方面，会朝着与人工智能技术结合，仿真技术更是会增加仿真语言和功能更加齐全的软件系统，变得更加精确和便捷。机械设计制造借助仿真技术与虚拟现实技术的发展，会逐渐朝着虚拟制造方向发展。虚拟制造技术通过对产品的设计、生产、制造等过程进行统一的建模而在计算机上进行设计、加工、配置、检验、输送等，是对整个机械加工制造过程的模拟和仿真，从而优化了生产管理及资源规划，机械产品的设计制造周期缩短、成本降低、生产效率提高，形成强大的经济效益。

五、结语

计算机技术的应用和发展促进了仿真技术的进步，仿真技术的应用基础是信息技术、系统论和控制论等，技术应用过程中以专业设备和计算机为工具，通过建立模型系统的方式，对规划设想中或实际中的数据系统完成动态测试。此外，仿真技术在机械设计制造中的应用能保证数据计算精准、提高产品设计制造效率和质量，总体应用前景和应用效果较好

【参考文献】

[1] 熊勇.仿真技术在机械设计制造中的应用[J].电子技术与软件工程，2016，（15）：82.

[2] 杨宇哲.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].科技创新与应用，2014，（11）：97.