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简析仿真技术在机械设计制造中的应用陈伟健

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第32期作者：陈伟健

[导读] 摘要：随着计算机网络信息技术的不断发展，模拟仿真技术也在不断完善和成熟。

        广州市番禺奥莱照明电器有限公司 510000
        摘要：随着计算机网络信息技术的不断发展，模拟仿真技术也在不断完善和成熟。当前，很多制造业企业已经可以将仿真模拟技术广泛应用于机械生产制造中，在仿真模拟技术的助推下，很好地促进了工业企业的发展。本文主要探究了仿真技术在机械设计制造中的作用、应用流程及其应用体现。
        关键词：仿真技术；机械设计制造；应用
        引言：仿真技术是在计算机技术的基础上发展起来的，涉及到很多不同学科的理论，是综合性非常强的一门技术，主要是通过相应软件虚拟现实的一种技术。这种技术的产生不仅促进了社会的进步，还让人们的生活水平得到了很大的提升。机械设计制造行业是我国经济发展的一个重要部分，也是经济建设中非常重要的行业。仿真技术在机械设计制造中的应用，不仅能够让机械设计制造行业得到更加长久的发展，还可以促进机械设计制造行业的技术进步。
        一、仿真技术在机械设计制造中的作用
        仿真技术主要是利用计算机软件建立数据模型，通过综合性分析，将所有的参数真实反映出来，从而进一步确定方案，让最终选择的方案能够更加合理。相比较于传统的技术方案而言，仿真技术具有非常明显的优势，相关的设计方案更加准确、可靠，安全性能更高，在进行使用的过程中也更加灵活，投入的资金也相对较少，可以有效的节约方案的成本。随着机械设计的制造行业的迅速发展，尤其近年来，系统设计更是多种多样，再加上仿真技术在设计的过程中有非常庞大的数据，就使得在实验的过程中会遇到各种各样的问题。因此，在实际设计的过程中，要在计算机中建立相应的模型，进行虚拟仿真，通过对各项参数进行分析，从而达到机械设计最佳方案的选择目的。
        二、仿真技术在机械设计制造中的应用流程
        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，即动态和静态，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。指的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。仿真实验中是通过先期设计实验方案进行运行的，对于仿真实验结果的衡量标准问题，就要先对仿真实验结果进行辨析，对其结果的可靠性进行检验，可通过反向验证法以及置信通道法加以验证。通过这一系列的程序实施，有助于充分发挥仿真技术的积极作用。
        三、仿真技术在机械设计制造中的应用体现
        1、在机械结构件设计中的应用
        各部分机械结构件的有机组合形成了一个完成的机械系统，然后在机械系统运作的时候再共同发挥出各个部分机械结构件的综合作用。所以，在设计一个新产品的时候，要提前使用仿真技术进行相应的模拟优化，包括机械系统各个零部件性能的正常发挥、各零部件之间的恰当配合以及选取最佳组合方案等。从目前的市场情况来看，大型的主流三维设计软件都开发了结构运动仿真功能，依照该软件针对装配体所设计的性能，模拟演示结构的运动，如果需要仿真运动学分析，则只要提前将主运动件设置好即可，便利性十分明显。同时，在这些三维设计软件的仿真运动中，设计人员可以站在多个角度对运动结果进行观察，还能够让设计人员对结构的运动情况进行检查。

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        2、在复杂数值计算中的应用
        在机械工程设计中，广泛运用了计算机技术。在之前的机械设计和制造中，因为受到各种原因的制约不能实施计算复杂问题，现今都能够通过仿真技术达到理想状态。另外，计算机辅助能够实施简化大量的复杂计算，大大减少了时间，降低劳动强度，这样能有更加正确、可靠的计算结果。在实施设计、研发新产品的时候，仿真技术的作用和优势能够充分发挥出来，遵循概念行程—初始设计—方案细化—展开实验—修正产品—再次实验的流程，一直到产品各项指标符合规定规范。通过引入仿真技术，合理的减少了材料的浪费、节省了时间的消耗。在机械产品动力学模型之中引入仿真技术，能获得产品结构刚度、强度应力、动态恶性、热态特点、热变形等参数，通过计算的分析，对机械发生失效风险原因和系列潜在安全问题能够合理的预测出来。
        3、在机械装备齿轮设计中的应用
        在机械装备当中，齿轮是其重要的组成部分，因此在进行齿轮制造的过程中，工作人员需要及时的进行仿真实验工作，对齿轮的功能进行综合化的分析，在设计齿轮的过程中需要站在多方面的角度上进行探究，确定好关键的研究方向。首先要利用计算机进行仿真，模拟圆弧针齿形星的行动轨迹。第二，在开展仿真以及建模工作的过程中，要利用该项技术进行断面建模的处理，站在不同的角度上对其开展评估工作。最后，探究实验参数齿轮的传动接触点，同时开展一系列的分析工作，这样可以进一步降低正交齿轮传送的影响效果。仿真技术是机械设计制造行业中较为普遍的一类工艺技术，在开展齿轮泵的齿轮设计工作时期，齿轮的功能可以利用计算机的仿真实验进行检验，这样可以达到最大化使用齿轮泵性能的目的，同时还可以提高其制备的质量。
        4、在复杂机械加工中的应用
        加工是机械设备中的重点内容，加工质量也决定了机械设备的后期使用情况，在这样的状态下，应用仿真技术进行加工，可以提高机械性能和机械质量，尤其是在一些复杂的机械加工环节中，利用仿真技术可以提高加工效率。比如：在机械数控加工过程中，可以运用仿真技术对零部件进行程序编写，将其转化为图形信息，根据图形情况完成加工。又或者在切削加工过程中，利用仿真技术进行建模处理，确定具体的仿真模型，预测不同切削时间下的机械性能和质量，以此优化切削步骤，提高加工质量效果。随着仿真技术的发展，未来在加工过程中，可以对加工方式进行深层次的挖掘，提高加工精度，改善机械设备的具体性能，尤其是在大型机械设备加工设计中，其中包含的零部件较多，加工周期较长，应用仿真技术，可以缩短加工时间，降低返工概率，确保质量。
        四、结束语
        随着工业的现代化发展，机械设计制造的复杂化和精准化的要求越来越高，仿真技术的应用将是未来的发展趋势。仿真技术可以很方便的帮助设计制造者完成极其复杂的机械结构的设计、加工、制造等过程，通过对这些过程的观察和建模，充分掌握结构构件之间的联系，能够针对这一过程进行优化和完善。随着仿真技术的快速发展和进步，机械的设计制造业也得了快速的发展，给企业和整个行业都带来了巨大的经济效益。
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