仿真技术在机械设计制造中的应用研究

摘 要：计算机技术的高速发展让以计算机科技为基础的现代科技全面进步，仿真技术即为基于计算机技术的一项新技术，其能以部分学科理论为基础处理现实问题，更重要的是，仿真技术并未停止发展的脚步，仿真软件创新迭出，正因如此，越来越多的行业开始主动拥抱仿真技术。论文重点研究了机械制造领域内仿真技术的特征，首先对计算机仿真系统设计进行了简要分析，随之对机械设计制造实践中仿真技术的应用概况进行了全面阐述，意在促进机械制造领域内仿真技术应用，加快机械制造行业发展。

关键词：仿真技术;机械设计制造;应用

0 引言

目前，以网络时代、信息时代、数字时代为特征的科技时代已基本形成，得益于科技发展，各行各业均取得了历史性突破。机械设计制造领域引进应用计算机仿真技术以来，产品智能化、数字化水平迅速提高，核心竞争力提升效果显著。而在仿真技术支撑下，机械设计制造迅速跳出传统设计理念、理论的窠臼，创新成果迭出，全球各地科研人员也因此而能在差异化时间背景下实现连接。仿真技术的最大优势在于可以协助我们将问题及其内在原因迅速发现，找到有效地应对策略。

1 机械制造领域内的仿真技术特征

1.1 集成化

机械设计制造领域引进应用仿真技术的优势比较明显，比如集成化可以让机械产品更加紧凑，更加灵活，提升机械设计制造效率，吸引更多用户，激发行业发展潜力，而仿真类型多元化则让这一領域的竞争力空前提升。

1.2 应用范围

仿真技术具有极为显著的动力学特征，因此无论是机械产品设计，还是机械产品的运行测试及后期维护均充斥着仿真技术，传统设计方法费用费力，效率低下，而引用仿真技术则显著改变这种落后现状，也就是说，现代机械产品设计与生产的每个环节实质上都在引用仿真技术，特别是设计、维护等环节，仿真技术已经具备基础性、决定性功能。正因如此，越来越多的企业开始采用仿真技术。

1.3 分布性

计算机技术是仿真技术发展的前提和基础，仿真技术引进与应用同样离不开虚拟网络支持，图形技术特征明显的仿真技术更具交互性。机械制造领域内现已形成了极为明显的仿真技术普及态势。制造行业与仿真技术之间的密切关系是这一现象的主要原因。

2 计算机仿真系统构建

机械设计制造领域引进、应用仿真技术以来，繁荣与发展速度加快。从仿真系统构建角度来看，图形学、几何学、数据处理学等学科功能极为关键。计算机仿真系统构建的首要环节在于三维模型构建，而三维模型可以反向提升计算机仿真技术精度。以下即为模型构建阶段的注意事项：

（1）三维模型创建。首先，完成合适的计算机系统确立;其次，进行其它条件或要素筛选，最后，以关联知识、数学表达式为基础展示创建成果，以此准确描述三维模型的核心。三维模型的核心在于动态模型、静态模型组成的数学模型。

（2）三维模型变换。抽象、简洁是数学模型的最典型特征。所以应把它们向计算机处理的数据或信息转化，此即所谓模型变换。本阶段必须按计算机科技及科学算法来表达并展示数学模型。

（3）三维模型测试。三维模型测试前应向计算机系统中轨入三维模型，只有如此才能获得测试结论。三维模型测试过程本身比较简单，仿真结果分析也不复杂，但此类工作必需基于三维模型构建与测试而展开，这是两个前置性环节，缺一不可。目前应用比较普遍的三维模型测试方法有两种，即仿真过程反向验证法和置信通道法。

3 机械设计制造中仿真技术的应用

3.1 数值计算分析

机械产品的设计与研发程序本质上差异不大，任何机械产品设计均应遵循以下几个基本程序，首先，以用户需求为依据将产品概念提出;其次，以确定的产品概念为依据进行产品结构设计、结构零件设计;第三，产品生产实验;最后，调整、修改设计成果。机械产品如果比较复杂，那么通常会需要更多的时间进行研发，这也是简单机械产品与复杂机械产品的最大区别。科技时代以来，计算机仿真技术取得长足发展，复杂机械产品研发也因此而如虎添翼，设计研发周期全面缩短，设计质量迅速倍增。运算工程的准确率与效率在仿真技术协助下提升效果同样令人惊叹。

3.2 复杂机械加工

机械生产环节引进应用计算机技术后，参数指标控制理想，机械加工目标可以在更短时间内高质量完成。数控机床就是这方面的代表，计算机技术进入数控机床加工领域以来，各种此前难以控制的信息数据、指标难题均被一一化解，数据模块加工的准确性让数控机床加工难度越来越小，规模化生产、个性化生产均已不再是难点。例强磨削加工，以时间轴为建立单位即能对磨削加工指令、过程作出准确预测，将标准件加工迅速完成。磨削方案设计也因计算机仿真技术应用而与实际需要更相吻合。

3.3 机械结构设计

机械系统结构的多元化特征极为明显，不同的机械系统具有差异化内部结果。这也让各行各业的各种机构设计、操作需求与场景成为现实，因此每一种系统的结构部件设计的针对性更强，加工精度提升目标也能因此而顺利实现。从目前来看，机械产品设计阶段的重点主要就在于模拟试验优化，而优化设计机械系统的内部零部件等工作则在其次，其意就在于提升设计方案的质量，让其处于最理想状态。大型三维设计软件现已是引进应用仿真技术实践中的首选软件，但凡有仿真技术应用需要的科研人员均会将其当成第一选择，之所以如此，主要是因为其可进行为机械运行结构提供有效协助，可以对运行结果展开全面的观察与分析，迅速调节各种影响运动因素，确保机械设备平稳运行，满足现实工作需要。

3.4 齿轮设计

机械装备结构一般来说是由各种各样零部件组成的，因此此类装备存在着多元化零部件需求，而最主要的一种机械装备零部件为齿轮。Visual Lisp语言在仿真齿轮设计过程中具有决定性作用。

参考文献：

[1]苏亚卜，常瑞征.浅谈仿真技术在机械设计制造中的应用[J].工程技术（全文版），2016（10）：228.

[2]杨磊.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，2017（04）：165.

[3]王正铎.浅析仿真技术在机械设计与制造中的应用[J].电子元器件与信息技术，2019（03）：95-98.

作者简介：李韶山（1998-），男，安徽六安人，本科在读，研究方向：机械设计制造及其自动化。