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摘要：计算机仿真技术是借助计算机与相关软件，以多种学科和理论为基础，以计算机及其软件为工具对系统进行实验研究的理论和方法体系，问题的分析和解决是通过虚拟实验的方法达成的，是一门结合了多种学科和理论的综合性技术。计算机仿真技术作为一门技术科学是在20世纪末21世纪初。早期的计算机仿真又被称作蒙塔卡罗方法，是一门用随机数通过实验求解随机问题的方法。随着科技的发展科学与工业技术有了长足的发展之后而确定下来的，而且伴随着科学与工业技术的发展，计算机仿真技术随之发展。用自己特有的方式影响着人们的生活。计算机仿真主要经历了三个比较大的阶段，即模拟机仿真、模拟-数字混合机仿真和数字机仿真。
关键词：仿真技术；机械设计；应用
一、仿真技术对机械设计制造行业的作用
仿真技术指的是设计人员以计算机为载体，通过利用相关软件建立数据模型，对各性能参数进行分析从而选择最优的设计方案，与传统的设计方法相比安全可靠、使用灵活，大大节约了资金，也节约了反复制造实物的时间，因其不需要制造实物而又被称为虚拟样机技术。现代的机械设计制造行业中，因为很多系统设计非常复杂，数据量庞大，在实验中存在很多难题，因此需要在计算机中建立相对应的模型对其进行仿真，对其各项参数性能等进行分析。在机械设计制造的初期，设计人员只要根据不同的方案在仿真软件中建立虚拟样机，便可以完成对不同假设的虚拟实验，选择最优方案或者对方案进行改进都非常方便。在机械设计制造行业中使用仿真技术不仅可以使计算更加精確，提升研发质量，而且也在一定程度上提升了研发效率，节约了研发资金。
二、计算机仿真的实现
1、模型的创建
通过编辑条件和约束条件的要求，根据要研究的目标或问题，首先需要建立起一个能够达到条件需求的可靠的、准确的计算机仿真系统。然后，运用相关学科的知识把这个系统通过数学表达式准确地阐述出来，阐述的内容就是计算机仿真的核心数学模型。
2、模型的变换
运用相关的、恰当的计算机算法和计算机语言，把抽象出来的模型通过数学表达式转换成计算机能够处理的形式，这种模型就是计算机方针的基础-仿真模型。实现这个过程，既可以根据自身需要研发一个新的系统，也可以把当下市面上已有的仿真软件拿来直接运用。
3、模型的实验
将创建的仿真模型输入电脑中，运行仿真模型会获取一系列的仿真结果，这就是模型的仿真实验。由于是按照先期设计的实验方案来运行的，所以仿真实验是一件很简单的事情。但是，仿真的结果又应该按照什么标准来衡量呢？这就需要具体辩析仿真结果的可靠性，检验仿真结果可靠性主要有两种方法（置信通道法和仿真过程的反向验证法）。
三、机械设计制造中仿真技术的应用流程分析
机械设计制造领域的发展，需要从多方面加强重视，在机械设计制造过程中仿真技术的应用，主要是在电脑数学模型以及仿真模式的建立基础上应用的。仿真技术的应用涉及到图形学以及几何造型学等，在对系统实质抽象数学模型的处理过程中，要按照相应的程序进行实施。首先就是对模型进行建立，仿真技术应用中先要能抽象出能达到仿真目的的可靠系统，然后加上边界以及约束条件[2]。接着就要对相应学科知识的应用，把这一系统在数学表达的方式下进行阐述。主要的内容就是数学模型，模型的构建过程中，就要结合时间关系进行划分。在模型的构建类型上有动静两种模型类型，在动态模型方面又分为连续时间以及离散时间和混合时间几种。
机械设计制造过程中的仿真技术应用流程中，在模型的变换层面就比较关键。这一环节主要是将抽象的数学表达进行转换成计算机处理形式。然后通过适当的算法以及计算机语言，就能对仿真模型进行分析，这就需要对计算机研发新的系统，或者是通过仿真软件加以应用，都能够达到模型变换的目的[3]。
接着就是模型的实验环节。也就是把创建仿真模型输入到计算机当中，通过仿真模型的运行就能获得仿真结果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行仿真实验中是通过先期设计实验方案进行运行的，这样就比较的简单。对于仿真实验的结果的衡量标准问题，就要先对仿真实验的结果进行辨析，对其结果的可靠性进行检验可通过反正过程反向验证法以及置信通道方法加以应用。通过这一系列的程序实施，就能有助于仿真技术的积极作用发挥。
四、机械设计制造中仿真技术的应用特征及实际应用
1、仿真技术应用的特征体现分析
第一，应用范围大特征。仿真技术在机械设计制造当中的应用，有着鲜明的特征体现，从产品设计到制造和测试维护的整个过程中，仿真技术都能贯穿始终。在机械产品的概念设计以及详细设计和加工制造等环节，仿真技术都能发挥积极的作用。在仿真技术的实际应用中，在范围上得到了迅速扩大化，仿真对象和目的上从研究制造对象动力学以及运动学特性，已经向着研究制造系统设计运行方向发展，在库存管理以及产品开发过程组织等层面都有着涉及。
第二，集成化特征。机械设计制造过程中的仿真技术应用，在集成化的特征层面表现的比较突出，也就是对仿真技术的综合性应用，从而就能有效形成可运行的产品开发以及制造环境。在仿真的类型上是多样化的，有着面向产品以及制造工艺和生产管理等部分的仿真[4]。这些部分对仿真技术的应用都得到了综合性体现。
第三，分布性特征。仿真技术的应用在和网络技术的结合下，对仿真的分布性特征上就比较显著。这是通过制造分布所决定，其中就有着敏捷制造以及虚拟网络的支持实现的。仿真技术的应用和传感器以及图形技术的结合应用特征也比较突出，这就对仿真技术的交互性得到了加强。
2、机械设计制造中仿真技术应用
2.1在齿轮设计中的应用
在机械装备中，齿轮可谓是最重要的零部件之一，因此，在设计中对其性能进行仿真意义重大，并且不少设计者也针对此问题做了大量研究。其中包括：使用visual lisp语言对齿轮端面的建模和仿真，从任意几何角度对其性能进行评估；用计算机仿真技术展开对圆弧针齿行星传动的研究；对影响正交齿轮传动接触点的主要参数进行研究等等。此外，计算机仿真技术在齿轮泵的齿轮设计中应用也十分广泛。
2.2在机械结构件设计方面的应用
一个机械系统的完成需要各部分机械結构件的组合，共同发挥它们的综合作用。因此，在对一个新产品进行设计时，各零部件的性能能否正常发挥、它们之间的配合是否得当、如何选取组合方案等问题，都离不开事先用仿真技术进行模拟优化。现在市场主流的大型三维设计软件都对结构运动仿真功能进行了开发，根据在该软件中设计的装配体的性能，对演示结构的运动展开模拟，如果需要运动学仿真，只需要提前设置好主运动件，具有极大的便利性。此外，在这些大型三维设计软件的仿真运动过程中，设计者能够从任意角度观察运动结果，还能帮助设计者检查结构的运动干涉等问题，功能十分强大。
2.3在复杂机械加工研究方面的应用
作为机械设计制造行业的生产基础，用仿真技术对机械加工尤其是复杂机械加工能够帮助设计者研究深层次机理，在理论程度上提升了这一步骤的性能与质量。在数控加工的过程中，可以使用仿真技术编写CNC机床的零件加工程序，然后转换成为对应的图形信息，通过这些信息设计者很容易对加工参数进行设置。在磨削加工中，通过磨削时间的不同展开对这一步骤的建模，以此建立的仿真模型可以对磨削的性能和质量进行预测，促使磨削步骤的最优化。
结语
随着经济规模的扩大，现代工业技术得以迅速发展，各生产步骤和工艺越来越复杂，因此，必须借助自动测试和仿真等计算机技术帮助设计者对设计方案进行优化。尤其是伴随着仿真技术在机械设计制造中的使用，实现了设计者从复杂庞大的信息中对机械部件或者加工过程的最优化控制，解决了传统机械设计制造过程中无法实现的问题。
参考文献:
[1]张小亚.浅谈虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用[J].企业导报，2016（16）：276-277.
[2]崔松华.CAD/CAM技术在机械设计制造中的应用研究[J].考试周刊，2016（35）：99-100.
[3]张晓霞.遗传算法在机械设计优化中的应用及运动学仿真技术研究[D].太原：中北大学，2017.
论文作者:何双江
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/16
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