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仿真技術需要基于計算機技術基礎，通過應用多種科學理論解決隨機問題。而早期的計算機仿真技術，則是通過隨機數(shù)來求解隨機問題。近年來，仿真技術和工業(yè)領域之間的融合越來越密切，也對工業(yè)發(fā)展起到很大的促進作用。因此對仿真技術進行研究，能夠為機械設計和創(chuàng)造提供更有效的理論依據(jù)。
1 計算機仿真技術在機械制造行業(yè)的特征
1）應用范圍特征。仿真技術在機械設計制造當中的應用，有著鮮明的特征體現(xiàn)，從產(chǎn)品設計到制造和測試維護的整個過程中，仿真技術都能貫穿始終。在機械產(chǎn)品的概念設計以及詳細設計和加工制造等環(huán)節(jié)，仿真技術都能發(fā)揮積極的作用。仿真技術在實際應用中，其范圍上得到了迅速擴大，在仿真對象和目的上其研究制造對象動力學以及運動學特性，已經(jīng)向著研究制造系統(tǒng)設計運行方向發(fā)展，在庫存管理以及產(chǎn)品開發(fā)過程組織等層面都有所涉及。
2）集成化特征。機械設計制造過程中仿真技術的應用，在集成化特征層面表現(xiàn)的比較突出，也就是對仿真技術的綜合性應用，能有效形成可運行的產(chǎn)品開發(fā)以及制造環(huán)境。在仿真的類型上是多樣化的，有著面向產(chǎn)品以及制造工藝和生產(chǎn)管理等部分的仿真。這些部分在對仿真技術的應用上都得到了綜合性體現(xiàn)。
3）分布性特征。仿真技術的應用在與網(wǎng)絡技術的結合下，對仿真的分布性特征比較顯著。這是通過制造分布所決定的，由敏捷制造以及虛擬網(wǎng)絡的支持而實現(xiàn)的。仿真技術的應用和傳感器以及圖形技術的結合應用特征也比較突出，這就對仿真技術的交互性得到了加強。
2 計算機仿真的實現(xiàn)
計算機仿真技術的順利實施，需要建立一個既符合要求又可以呈現(xiàn)客體實質的數(shù)學模型。在建立模型的過程中，一定要保證建模的度，數(shù)學模型一旦建立起來，建模的度將直接關系著計算機仿真的精度。
計算機仿真主要分成以下幾個步驟：
1）模型的創(chuàng)建。面對需要研究的問題，首先需要抽象出一個可以實現(xiàn)有效仿真的可靠系統(tǒng)，并對仿真系統(tǒng)加上邊界條件和約束條件。然后，運用相關的知識將準確的架構用數(shù)學表達式進行闡述。數(shù)學模型按照和時間的關系分成動態(tài)模型和靜態(tài)模型，動態(tài)模型由連續(xù)性時間、離散時間以及混合時間組成。模型按照狀態(tài)的變化和方式分成連續(xù)性和離散型模型。
2）模型的變換。模型變換是指利用計算機來將抽象的數(shù)學表達式轉化為計算機能夠處理的形式，因此對計算機的算法和計算機的語言提出了較高的要求。這就涉及到計算機仿真的關鍵步驟- 仿真模型的建立。要想順利實現(xiàn)這個過程，首先需要研發(fā)出一套屬于自身的新系統(tǒng)，當然也可以使用市面上已經(jīng)存在的仿真軟件來實施仿真。
3）模型的實驗。將創(chuàng)建好的仿真模型輸入到計算機中，通過計算機處理就可以得到仿真結果。這就構成一整套仿真實驗。由于仿真是由實現(xiàn)的設計方案來實施的，因此后續(xù)仿真是一件非常簡單的工作，但事實上，還需要對仿真結果的可靠性進行檢驗。
3 仿真技術在齒輪設計研究中的應用
齒輪是機械裝備的主要零部件，因此對其進行仿真研究具有十分重要的意義。在操作過程中可以使用Visual Lisp 語言來實現(xiàn)集合角度以及對齒輪齒形的建模進行仿真，還可以實現(xiàn)對圓弧齒行星的仿真，利用計算來仿真接觸點的相關參數(shù)以及對齒輪研發(fā)設計中的齒輪泵的仿真。
4 仿真技術在機械結構件設計方面的應用
機械產(chǎn)品需要大量的機械零部件進行組裝，在對新產(chǎn)品進行研發(fā)的過程中，這些零部件首先需要完成預先的動作，檢查結構和結構之間連接的恰當性，探討以更高的設計方式來滿足不同機構間的干涉部位，使其更加滿足設計標準。一般在一些大型的三維設計軟件中都有一個運動仿真模塊，以便其可以能更好地模擬機械結構的運動，這也是現(xiàn)在常用的操作軟件。這種軟件能夠自主添加運動發(fā)生器、彈簧等，因此設計人員僅僅靠運動機構的檢查就可以驗證仿真度。
5 仿真技術在復雜數(shù)值計算分析方面的應用
隨著計算機技術在機械工程上的應用范圍越來越廣，以往很多棘手的問題都可以通過計算機仿真來進行處理。計算機仿真還能使機械計算更加簡單化、層次化，節(jié)約計算時間，避免在操作過程中的重復操作，提高計算的準確度。機械產(chǎn)品的基本研發(fā)過程是“概念設計階段- 初步設計階段- 詳細階段- 模擬實驗階段- 更改修正階段- 再次修改階段”，直到滿足終的產(chǎn)品要求。對機械產(chǎn)品進行動力學仿真，能夠有效縮短設計時間，減少材料的浪費，及時了解產(chǎn)品結構的強度應力以及剛度等參數(shù)，根據(jù)計算來獲得機械出現(xiàn)疲勞失效的風險因素以及其存在的潛在問題。
6 仿真技術在復雜機械加工研究方面的應用
機械加工是計算機操作和制造的生產(chǎn)技術，利用計算機來發(fā)現(xiàn)深層次機理，力求為機械加工提供有效的理論依據(jù)。在數(shù)控加工過程中，可以利用計算機技術來完成數(shù)據(jù)模塊的加工，并用生成的圖形數(shù)據(jù)信息轉換為相應的控制指令，以及設置相關的加工參數(shù)。在磨削加工操作上，數(shù)學模型的建立是以時間軸為變化單位來設置的，以對磨削的行為和指令進行預先評測，通過計算機仿真得到終的磨削方案同時也是磨削過程中實現(xiàn)自動化、虛擬化加工的必要前提。在銑削加工上，可以先建立銑切削的相關模型，并利用通用軟化來對銑切削的機理和條件進行仿真。在電火花切割方面，應建立加工曲面的計算機仿真模型，以便對電火花加工工藝的效果進行預估。
7 結語
隨著我國科學技術的廣泛應用，在機械設計制造的發(fā)展過程中，對于整體設計和制造業(yè)的要求越來越高。仿真技術和機械制造的大范圍結合，為我國機械制造帶來了一線生機，同時也為可持續(xù)發(fā)展打下了堅實的基礎。
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