仿真技術在機械設計的應用

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摘要：近些年來隨著我國社會科技的不斷發展，計算機行業和機械制造行業都在快速的進步之中，如果能夠在機械制造設計之中使用仿真技術，就可以有效推動行業進步，這也是未來我國機械制造行業的主要發展趨勢與方向。計算機仿真技術的運用能夠提高機械設計制造的整體精確程度和質量，并且擁有較廣的適用范圍和分布特征。仿真技術本身也是在計算機科技支撐之下發展起來的一門新型科技分支，仿真技術連帶著相關的軟件逐漸被開發和利用，促進了機械設計制造領域的現代化運行。本文圍繞著仿真技術在機械設計與制造中的應用展開論述，希望能為有關工作人員提供一些參考和建議。

關鍵詞：仿真技術；機械設計與制造；應用

1引文

機械行業是傳統的高能耗行業，如果能夠把仿真技術運用其中，就能有效提升工作效率，減低制作成本，推動整體行業朝著智能化和現代化的方向發展。站在我國經濟發展整體實力的角度，機械設計行業和仿真技術的結合能夠得到不錯的提升，實現互利雙贏。目前為止，機械制造和設計的產品已經在人們的日常生活中廣泛運用，比如交通工具，電器產品，日用品，這些都屬于機械制造與設計的范疇，如果能夠把仿真技術與機械設計傳統技術相互結合，就能推動人民群眾生活質量的進一步提升。

2仿真技術在機械設計與制造中的應用特征

把仿真技術運用在機械設計制造行業之中具有多方面的特征，傳統的機械設計制造行業必須要依靠人腦的構思進行手動繪圖，這樣才能讓設計師的想法呈現在圖紙之上，針對圖紙制作出相應的產品。這種傳統的工作方式具有較高的工作能力要求，工作人員會感覺到壓力較大，并且在實際操作的過程中容易出現這樣或那樣的錯誤，降低了工作質量和工作效率。同時傳統的機械設計制造在工作方式上必須要加強準確性檢驗，浪費時間，減低功效，同時還有可能加大成本的支出和投入。近些年來隨著我國現代科技的不斷發展和進步，計算機繪圖科技開始廣泛的分布，在多個領域之中運用仿真技術能夠檢測機械設計制造產品的合理性，提高應用效果，確保設計的精準程度[1]。同時計算機仿真技術的使用能夠在多個領域展開跨區域協同，對同一款產品展開跨時空的交互設計，極大的整合了空間資源，推動了機械制造設計行業的整體運行與發展。當前階段，隨著我國互聯網科技分支的不斷發展，物聯網技術、人工智能技術、大數據技術等都對人們的生活起到了重要的推動作用，各行各業的發展已經離不開互聯網的助力，因此仿真技術也背靠著互聯網科技的支持走到了今天。現如今世界經濟格局呈現出多元化的發展趨勢，互聯網科技的普及能夠幫助不同地區的制造產業相互交流、相互學習，提高機械產品的適配程度和普適性，而仿真技術的加入和滲透能夠幫助不同國家、不同地區的人員展開共同實際操作，對有關參數進行共同分析和修改，發現設計難點和設計錯誤可以及時交流，全面提高了機械設計工作的質量與效率[2]。具體而言，仿真技術在機械設計制造領域中運用具有以下幾個方面特征：第一個特征是分布性特征。軟件和計算機其他科技相互結合可以有效的對機械制造的仿真技術進行分布性體現，這是因為仿真技術可以運用在虛擬的互聯網之中，幫助設計人員展開跨區域的共同制造與設計，對產品中的不同參數展開認真修改，仿真技術的使用具有較高的分布性特點。第二個特征是分布范圍比較廣闊，對于機械設計制造行業來說，仿真技術的運用能夠推動整體行業的進步和發展，仿真科技的運用并不是即時性的也不是短暫性的，它可以滲透過程始終，貫穿到機械產品的設計、測試、制造等多個環節，聯通頭尾。在機械產品的設計與制造中仿真軟件和仿真技術可以把工作人員的想法切實轉換出來，制作成與最終產品相似度比較高的三維模型。設計人員通過三維模型的觀察和計算能夠仔細察看產品結構是否合理，在軟件測試的過程之中仿真技術能夠幫助工作人員進行數據導入和參數設計，同仿真軟件相互結合，測試機械產品的多種性能并展開模擬計算[3]。在實際的機械產品設計與使用的過程之中，仿真技術的運用范圍較為廣闊，工作人員可以對產品的結構以及受理情況展開實時測算，幫助設計人員在工作中提高工作效率和工作質量。第三個方面的特征是集成化特點。機械設計制造行業運用仿真技術最為明顯的特征就是集成化特色，仿真技術和仿真軟件的全面使用能夠通過虛擬的三維方式構建機械設計制造的全過程，包括生產制造過程和產品的研發過程。除此之外仿真技術擁有多種類型的實踐方法，因此表現出不一樣的特征是非常正常的。

3仿真過程的實現步驟

仿真技術在機械設計制造領域的運用可以體現在以下三個方面進行實現：第一個方面是建立模型的步驟，在機械設計制造的過程之中若要提高仿真技術的普及效率，最重要的就是要對約束條件進行設計，對有關的程序進行參數編輯和設定，再根據具體的項目目標以及參數有針對性地編制相應的仿真系統，等待仿真系統建立完畢之后，有關的科技人員需要根據有關定律進行系統完善，讓仿真系統具有數字化的集成功能，這就需要在整體過程中貫徹數學模型[4]。一般來說，數學模型的貫徹可以分為動態模型和靜態模型兩種，具體如何選擇要根據時間的不同來確定。研究人員可以對動態的模型進行細致劃分，將其分為混合時間、離散時間和連續時間等三種不同的類型。第二個方面，仿真技術的運用實現需要借助變換模型來達到，指的是把初步的模型在數學表達式的加持之下進行變形和進化，變成計算機可以精準識別的樣子。這一過程運用的是計算機的語言和算法，也打下了仿真技術的基礎，制造了仿真模型。第三個方面是模型的實驗過程，對模型的實驗也是實現仿真操作的關鍵步驟，通過計算機的運行模式對模型進行仿真模擬得到相應的仿真效果，建立模型。這一過程能夠為后續模型的建設實驗打下基礎，按照預定的步驟進行展開操作，相對較為簡單。尤其要注意的是，在仿真結果的后續檢測過程之中，工作人員可以對設備進行反向驗證，采用置信通道法查看仿真技術能否正常操作。

4仿真技術在機械設計與制造中的應用價值

我國的機械設計制造行業擁有多年的發展歷程。隨著現代化進程的加快，機械設計制造水平變得更加成熟，呈現出多元化的發展趨勢，我國經濟的發展也對世界經濟的格局有重要的推動，目前全球消費體系開始重新大洗牌。伴隨著經濟全球化趨勢的不斷深入，社會導向更加多元化，無論是在工業生產還是在生物科技又或者是在軍事領域等多個方面，仿真技術都能夠大顯身手，嶄露頭角，發揮其自身的優勢和價值[5]。仿真技術在多門領域的運用能夠解決實際問題，防止運用其他的技術消耗大量的成本和資金保證技術，尤其適合運用在建模和軟件的設置之中。目前仿真科技已經成為眾多工作者的工作載體，能夠顯著提高機械設計的實際應用效果，對機械運行的情況和狀態展開精準分析，讓計算機數據和參數得到正確的處理，提高機械設計和運行的整體效能。從另外一個角度而言，仿真技術可靠性較強，在使用的過程中具有較強的靈活性，不用投入過大的資金和成本，也不會對原有的設備造成破壞。目前為止制造業的高耗能情況日益嚴重，為了解決這一情況，做到節能減排，可以加入仿真技術進行滲透，促進機械系統和設計程序變得更加多元化、輕量化，防止企業受到外界環境的影響造成經濟損失。仿真技術的運用一定要以現實需求為準則，打造合理的3D模型，設計各種類型的參數調控及性能，展開仿真實驗工作，加強機械設計方案的編制和制作，避免數據信息體量異常增長。除此之外，工作人員也可以根據原有的設計方案在假設的條件之下打造與其相匹配的虛擬模型，完成虛擬實驗的工作任務。但是還要注意仿真技術在實際運用時具有較大的難度，無論是在機械設計中還是在機械制造的方案整改中，仿真技術可以從根源上提高工作質量和工作效率，讓機械加工產品更加具有精確化程度，減小了研發的資金投入。如果能在機械設計制造領域利用仿真技術，就可以通過虛擬軟件的模擬，加入不同的施工方案進行選擇，在完成虛擬的假定實驗之后達到全面提高工作效率的整體目的。仿真科技的使用能夠確保機械設計制造的品質達標，全面提升計算機的運行精準程度，降低成本投入，促進機械制造行業得到穩定持續的發展與進步。

5仿真技術在機械設計與制造中的應用

5.1在機械結構設計中的運用

把仿真技術運用在機械設備的設計和制造之中必須要依靠完善的系統運行作為保障，把不同的零件及結構綜合起來，完成設備之間的相互轉換。但是機械設備在投入使用的過程之中一定要確保協調性，才能讓各個零件部件相互配合，相得益彰。工作人員要進行仿真技術的運用時一定要展開提前模擬，試探出機械設備中是否存在不足之處和缺陷，相互配合，挑選出最佳的使用方案，讓每個零件設備都能夠各司其職，發揮出自身的作用，確保系統能夠順利投入到生產中。為了更好的提升仿真技術的功能性，我國要加強對三維設計理念的優化，增設不同類型的設計理念和實用功能，再根據不同類型的運行技術對結構運動展開模擬，以仿真運動學為學科基礎，全面提高軟件的運行便捷程度[6]。工作人員要對機械設備的運行性能展開隨時隨地的觀察，從不同的角度探查結果對機械設備的不同運動性能進行檢測，根據不同的設計理念提升結構設計的實用功能。

5.2在齒輪設計中的使用

齒輪設計也是機械設計制造領域的重要運用環節，仿真技術加入其中可以根據圓弧形的運動軌跡展開統籌，利用計算機的計算與設計功能，對星星的實際運動軌跡展開模擬，提升仿真的逼真程度。同時在構建仿真模型的過程中，為了達到真實的仿真效果也可以加強仿真技術的滲透和使用，在齒輪運行的表面建立軌跡模型，對各種類型的技術應用程度展開效果統籌與分析，從多元化的角度評估其運行的效果。工作人員要加強仿真模擬的項目統籌，以實用性為基礎加強不同科技手段的相互融合。在所有的步驟都完成之后，要加強對影響因素的深入探查分析，齒輪傳動的接觸點之所在，根據實際情況設計運行參數，對正交齒輪的運行參數進行確定，讓工程的設計目標得以達成。

5.3在數值計算中的運用

機械設計制造領域的數值計算環節非常關鍵，它關系到設計的準確性和實用價值。機械設計制造本質上就是利用機械展開加工和操作，進入到新世紀以來，隨著我國信息科技的分支不斷發展，為了全面挖掘計算機技術的原理，實現多種技術分支的有效融合，有關工作人員需要夯實基礎，全面提高計算機機械的運行效能。在實際加工與生產的環節之中，仿真技術與數控技術的使用能夠對系統參數展開自行匹配和運算，全面開發計算機科技的潛能，產生各種類型的數據信息和圖片內容，發揮計算機輔助技術的操作功能，對運行參數進行預先設定，加強技術轉換，形成控制運行的指令，讓機械設計制造的產品能夠正常的生產和運用。在實際的加工環節，有關工作人員可以初步預測實際產品的品質，預先采用仿真技術構建三維模型。在切削過程完成之后進行參數的模擬，確保品質合格可以投入下一階段的生產，從這里可以看出采用仿真技術能夠為機械設計制造領域的精細化作出貢獻，提升虛擬化和自動化的支撐。有關工作人員可以通過計算機軟件構建仿真模型，根據切削過程的變化量獲得最優的切削方案，也可以利用數字仿真技術開發仿真通用型軟件和模型，對參數實現最優化的運用效果。

5.4運用在數據處理工作中

目前機械設計制造行業的整體復雜程度開始不斷的提升，所需要設計的對象和零件都開始變得多元化，提高了整體設計的發展速度。在產品設計環節需要加強大量數據的分析和統籌，這一環節就有可能會影響到機械設計制造的實驗準確性，機械設計要針對行業和企業的生產標準測算其工業產量，在按照行業的不同發展狀況展開全面的設計。站在工業設計指標的層面上來說，數據體量的不斷增多會給仿真技術的使用帶來難度。仿真技術需要分析機械的組成部件和運作機理在對各種參數性能進行全面掌控的情況之下，加強對計算機系統的融合，確定最終的設計方案，在虛擬創建完成之后，工作人員就可以展開虛擬實驗，把仿真技術和機械設計制造領域的全過程相互結合，在信息技術分支的配合與推動之下改進數據模型，推動產品研發的過程順利進行，讓數據更加精準。

5.5運用在大型設備的設計過程之中

對于大型或中型設備的設計和制造而言，這些設備的體積較大結構相對來說較為復雜，因此在機械當中包含了大量的零件和部件。制造過程和設計過程相對來說難度較高，實際上在大型中型機械設備的生產與設計過程中，有關工作人員在配置零部件的時候問題頻出，這一環節也是最容易出現故障的環節，究其根本原因是工作人員無法快速短時間之內配齊所有的零部件，由于零件之間的協調性問題和不匹配問題，導致大型機械設備經常容易出現運行的故障，繼而引發生產效率下降的問題，這一現象如果不加以調整，將會給企業的運行帶來一定程度的經濟損失。這時如果能夠把仿真技術和大型機械設計相互結合，就能夠緩解這一現狀，工作人員可以對零部件的規格以及其他的參數設置進行提前的研究，全面提高生產的效率，對資源進行節約，在虛擬的環境之下，仿真科技能夠檢測機械設備內部的零部件情況以及各個零件之間的裝配情況，對機械設備的具體運行狀態進行查看，起到節約成本的效果，防止誤操作帶來的二次重復，節約時間，提升機械設備的實際使用質量。

6結語

把仿真技術運用在機械設計與制造過程之中具有多方面的優勢，仿真技術的滲透能夠為機械設計與制造領域帶來諸多的便捷性，提高了整體行業的發展速率。工作人員可以把仿真技術運用在機械結構設計、齒輪設計、數值計算、數據處理等不同的工作之中，還可以直接把網站技術和大型設備的設計生產過程相互聯合，提高其整體的運行效率，推動行業發展。

參考文獻：

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[6]王正鐸.淺析仿真技術在機械設計與制造中的應用[J].電子元器件與信息技術，2019（03）：95-98.

作者：徐大帥 單位：鄭州理工職業學院