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仿真技術是伴隨著計算機的普遍應用而興起的，它結合了多門學科及理論，充分利用計算機和相關軟件對所需要的設計展開虛擬實驗，是一種綜合性技術。在早期的計算機仿真技術中，通過隨機數實驗的方法解決問題，也被稱之為蒙塔卡羅方法。仿真技術的成熟與穩定是在科技與工業的發展中進行的，對人們的生產生活產生了不可磨滅的影響。它從出現到應用普及主要經歷了三個主要階段：模擬機仿真、模擬數字混合機仿真以及數字機仿真。

1仿真技術對機械設計制造行業的作用

仿真技術指的是設計人員以計算機為載體，通過利用相關軟件建立數據模型，對各性能參數進行分析從而選擇最優的設計方案，與傳統的設計方法相比安全可靠、使用靈活，大大節約了資金，也節約了反復制造實物的時間，因其不需要制造實物而又被稱為虛擬樣機技術。現代的機械設計制造行業中，因為很多系統設計非常復雜，數據量龐大，在實驗中存在很多難題，因此需要在計算機中建立相對應的模型對其進行仿真，對其各項參數性能等進行分析。在機械設計制造的初期，設計人員只要根據不同的方案在仿真軟件中建立虛擬樣機，便可以完成對不同假設的虛擬實驗，選擇最優方案或者對方案進行改進都非常方便。在機械設計制造行業中使用仿真技術不僅可以使計算更加精確，提升研發質量，而且也在一定程度上提升了研發效率，節約了研發資金。

2仿真過程的實現

2.1模型的建立

在機械設計制作的過程中，若要使用仿真技術，首先就要設計編輯條件和約束條件，確定研究目標，進而建立一個可以滿足系統要求的仿真運行系統。系統初步建立之后，便要求設計者根據相應的學科知識對該系統進行數字化表述，也就是對系統建立數學模型。通常狀況下，數學模型由于時間不同可分為動態和靜態兩種，其中動態模型又可以分為離散、連續和混合時間三種。

2.2模型的變換

這一步驟指的是把初步建立的模型通過數學表達式的作用變換成計算機能夠識別的樣式，這一過程運用了部分合適的計算機算法及語言，是仿真的基礎，也稱之為仿真模型。若要實現模型的變換，設計者可以使用現有的仿真軟件，也可以根據系統需求自行開發。

2.3模型的實驗

模型的實驗指的是通過在計算機中運行仿真模型能夠得到相應的仿真結果。做好了模型的建立和變換這兩大步驟，也就為模型的實驗打下了基礎，只要是按照預期設計目標來展開的前幾個步驟，那么這一步驟的實現并不困難。在對仿真結果進行衡量時，要對其可靠性進行分析，通常使用的方法有以下兩種：置信通道法以及仿真過程的反向驗證法。

3仿真技術在機械設計制造中的應用

3.1在齒輪設計中的應用

在機械裝備中，齒輪可謂是最重要的零部件之一，因此，在設計中對其性能進行仿真意義重大，并且不少設計者也針對此問題做了大量研究。其中包括：使用visuallisp語言對齒輪端面的建模和仿真，從任意幾何角度對其性能進行評估；用計算機仿真技術展開對圓弧針齒行星傳動的研究；對影響正交齒輪傳動接觸點的主要參數進行研究等等。此外，計算機仿真技術在齒輪泵的齒輪設計中應用也十分廣泛。

3.2在機械結構件設計方面的應用

一個機械系統的完成需要各部分機械結構件的組合，共同發揮它們的綜合作用。因此，在對一個新產品進行設計時，各零部件的性能能否正常發揮、它們之間的配合是否得當、如何選取組合方案等問題，都離不開事先用仿真技術進行模擬優化。現在市場主流的大型三維設計軟件都對結構運動仿真功能進行了開發，根據在該軟件中設計的裝配體的性能，對演示結構的運動展開模擬，如果需要運動學仿真，只需要提前設置好主運動件，具有極大的便利性。此外，在這些大型三維設計軟件的仿真運動過程中，設計者能夠從任意角度觀察運動結果，還能幫助設計者檢查結構的運動干涉等問題，功能十分強大。

3.3在復雜機械加工研究方面的應用

作為機械設計制造行業的生產基礎，用仿真技術對機械加工尤其是復雜機械加工能夠幫助設計者研究深層次機理，在理論程度上提升了這一步驟的性能與質量。在數控加工的過程中，可以使用仿真技術編寫CNC機床的零件加工程序，然后轉換成為對應的圖形信息，通過這些信息設計者很容易對加工參數進行設置。在磨削加工中，通過磨削時間的不同展開對這一步驟的建模，以此建立的仿真模型可以對磨削的性能和質量進行預測，促使磨削步驟的最優化。

4結語

隨著經濟規模的擴大，現代工業技術得以迅速發展，各生產步驟和工藝越來越復雜，因此，必須借助自動測試和仿真等計算機技術幫助設計者對設計方案進行優化。尤其是伴隨著仿真技術在機械設計制造中的使用，實現了設計者從復雜龐大的信息中對機械部件或者加工過程的最優化控制，解決了傳統機械設計制造過程中無法實現的問題。

作者:熊勇 單位:內江職業技術學院機械工程系

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