摘 要：本文在機(jī)械設(shè)計(jì)概念和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)中三維模擬與仿真的重要性，分析了我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)等三維模擬與仿真中存在的問(wèn)題，最后從提高人員自身素質(zhì)和硬件性能兩個(gè)方面，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的三維模擬與仿真的應(yīng)用措施，進(jìn)行了深入的研究，希望能夠給實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)工作，提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；三維模擬；仿真設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.72

受到特殊的歷史因素影響，我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的起步較晚，與西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在較大的差距，雖然經(jīng)過(guò)了改革開(kāi)放三十多年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成為了世界第二大經(jīng)濟(jì)體，整體的經(jīng)濟(jì)實(shí)力有了很大的提高，在這種背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)等軟件的使用，在我國(guó)的機(jī)械等設(shè)計(jì)中，已經(jīng)非常普遍。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的概念。機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)和使用，是隨著近代自然科學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)的一種設(shè)備，通過(guò)機(jī)械設(shè)備的使用，可以極大的提高生產(chǎn)等工作的效率，經(jīng)過(guò)了兩次工業(yè)革命后，西方國(guó)家首先進(jìn)入了機(jī)械時(shí)代，而我國(guó)的工業(yè)發(fā)展的時(shí)間較短，雖然根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，引入了西方國(guó)家一些先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，在很大程度上提高了我國(guó)機(jī)械化的程度。但是通過(guò)實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)使用的機(jī)械設(shè)備，大多都是由國(guó)外的公司生產(chǎn)的，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因，就是我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)的水平較低，通常情況下，一種機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)，都是根據(jù)實(shí)際使用的需要，在機(jī)械設(shè)計(jì)完成后，如何將設(shè)計(jì)加工成實(shí)際的設(shè)備，也是一個(gè)重要的問(wèn)題?，F(xiàn)在機(jī)械設(shè)備的完成，主要借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成，目前市面上有很多機(jī)械設(shè)計(jì)的軟件，如常見(jiàn)的CAD等，經(jīng)過(guò)了多年的使用，在應(yīng)用的過(guò)程中，不斷的對(duì)軟件進(jìn)行完善，因此現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，通常都具有豐富的功能，會(huì)集成多個(gè)功能模塊，極大的提供了機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。

1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)，主要在紙上完成，而圖紙的繪畫(huà)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，將設(shè)計(jì)的圖紙，加工成實(shí)際的設(shè)備，也需要比較復(fù)雜的過(guò)程，隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，人們開(kāi)發(fā)了機(jī)械設(shè)計(jì)的軟件，在很大程度上提高了設(shè)計(jì)的效率，而且在傳統(tǒng)的紙質(zhì)機(jī)械設(shè)計(jì)中，通常都是二維平面圖的設(shè)計(jì)，很難進(jìn)行三維模型的設(shè)計(jì)。而CAD等機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的出現(xiàn)，很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，尤其是經(jīng)過(guò)了多年的使用，機(jī)械設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)非常完善，自帶了很多插件，這些插件中有很多現(xiàn)有基礎(chǔ)的機(jī)械模型，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，如果用到這些模型，可以直接調(diào)取即可，因此現(xiàn)在的圖紙制作中，只需要將基礎(chǔ)的元素組合到一起。而且在設(shè)計(jì)工作完成后，可以直接將設(shè)計(jì)的內(nèi)容導(dǎo)出，作為生產(chǎn)加工的圖紙使用，目前西方的很多發(fā)達(dá)國(guó)家，都采用這樣的機(jī)械設(shè)計(jì)方式，隨著我國(guó)工業(yè)水平的提高，在實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)中，我國(guó)也開(kāi)始大量的使用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，取得了很好的效果，但是受到人員自身素質(zhì)和計(jì)算機(jī)性能等因素的影響，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的水平還比較低。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)的三維模擬與仿真中存在的問(wèn)題

2.1 三維模擬與仿真的重要性。在實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)完成后，如何將設(shè)計(jì)的圖紙，生產(chǎn)加工成實(shí)際的設(shè)備，是一個(gè)重要的問(wèn)題，在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，受到當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，主要采用手工的方式進(jìn)行生產(chǎn)，因此將圖紙交給加工人員，按照?qǐng)D紙的內(nèi)容生產(chǎn)即可，隨著機(jī)械設(shè)備的使用，尤其是自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)，現(xiàn)在的機(jī)械加工中，基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的自動(dòng)化運(yùn)行，將設(shè)計(jì)的內(nèi)容輸入到相應(yīng)的控制系統(tǒng)中，就可以直接加工出相應(yīng)的產(chǎn)品。而輔助設(shè)計(jì)軟件的出現(xiàn)，不但簡(jiǎn)化了機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程，設(shè)計(jì)完成的圖紙，可以直接導(dǎo)入到控制設(shè)備中，進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)加工，但是受到各方面因素的影響，在實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)中，進(jìn)程會(huì)存在一些不合理等問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)在一定程度上影響機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)，如果問(wèn)題比較嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法生產(chǎn)設(shè)計(jì)的機(jī)械。在這種背景下，機(jī)械設(shè)計(jì)完成之后，對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)非常重要，如果能夠在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上，虛擬出一個(gè)真實(shí)的加工環(huán)境，對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行模擬和仿真，就可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否存在問(wèn)題，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，那么加工就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，由此可以看出，三維模擬與仿真對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，具有非常重要的作用。

2.2 三維模擬與仿真中存在的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，考慮到三維模擬與仿真的重要性，現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，大多集成了模擬與仿真的功能，甚至出現(xiàn)了很多專(zhuān)門(mén)仿真的軟件，可以虛擬出不同的加工環(huán)境，操作人員能夠?qū)Ψ抡姝h(huán)境隨意的進(jìn)行修改，最大程度上接近實(shí)際的生產(chǎn)情況，一些仿真軟件還將常見(jiàn)的生產(chǎn)線模型，直接添加到軟件中。由于模擬與仿真的特點(diǎn)，可以很好的驗(yàn)證機(jī)械設(shè)計(jì)是否存在不合理的現(xiàn)象，因此人們非常重視三維模擬與仿真技術(shù)，但是受到我國(guó)技術(shù)水平的限制，三維模擬與仿真的應(yīng)用情況較差，首先就是人員自身的素質(zhì)較低，在實(shí)際的仿真過(guò)程中，需要技術(shù)人員設(shè)置大量的參數(shù)，如果人員沒(méi)有足夠的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，顯然無(wú)法很好的對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。其次就是計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備的性能較差，出于設(shè)計(jì)成本的考慮，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，通常都是采用市面上常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)等設(shè)備，在大型的模擬和仿真中，需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的計(jì)算，如果硬件的性能比較低，就需要較長(zhǎng)的等待時(shí)間，甚至無(wú)法完成復(fù)雜的仿真，這種現(xiàn)象在很大程度上影響了我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)的三維模擬和仿真的應(yīng)用。

3 機(jī)械設(shè)計(jì)的三維模擬與仿真的應(yīng)用措施

3.1 提高操作人員自身的素質(zhì)。在實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)中，無(wú)論是傳統(tǒng)的紙質(zhì)繪圖還是現(xiàn)在的設(shè)計(jì)軟件，都需要人員來(lái)進(jìn)行操作，雖然經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)非常完善，集成了多種基礎(chǔ)模型，只需要將基礎(chǔ)的模型，組合到一起，就可以完成設(shè)計(jì)工作，但是在模擬和仿真的環(huán)節(jié)中，需要虛擬出一個(gè)真實(shí)的環(huán)境，設(shè)置實(shí)際生產(chǎn)的各種參數(shù)。如果操作人員的自身素質(zhì)較差，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的情況沒(méi)有足夠的了解，那么必然無(wú)法虛擬出一個(gè)真實(shí)的環(huán)境，要想很好的解決這個(gè)問(wèn)題，必須保證操作人員的素質(zhì)，在實(shí)際的人員招聘中，應(yīng)該盡量提高相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，可以設(shè)置一個(gè)考試環(huán)節(jié)，對(duì)人員的實(shí)踐能力進(jìn)行考察，最大程度上保證人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。對(duì)于現(xiàn)有的工作人員，可以采用培訓(xùn)的方式，使其學(xué)習(xí)到先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念，對(duì)常用的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件等，進(jìn)行深入的了解，考慮到三維模擬和仿真的特殊性，還可以讓操作人員到生產(chǎn)車(chē)間實(shí)習(xí)，對(duì)企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)情況進(jìn)行了解，這樣才能夠確保虛擬出來(lái)的環(huán)境，最大程度上接近實(shí)際情況。

3.2 提高硬件設(shè)備的性能。在機(jī)械設(shè)計(jì)的三維模擬與仿真中，需要大量的計(jì)算，如果計(jì)算機(jī)的性能較低，無(wú)法滿足實(shí)際的需要，那么就無(wú)法完成相應(yīng)的仿真。雖然設(shè)計(jì)圖紙的復(fù)雜情況，與計(jì)算機(jī)的性能無(wú)關(guān)，但是模擬和仿真的效率，主要取決于硬件設(shè)備的性能，如果硬件性能足夠好，就可以立刻得到仿真的結(jié)果，不需要等待的時(shí)間?？紤]到信息技術(shù)發(fā)展的速度較快，計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備更新?lián)Q代非常頻繁，要想保證硬件的先進(jìn)性，必須不斷的更換設(shè)備，會(huì)在很大程度上提高機(jī)械設(shè)計(jì)的成本，因此在實(shí)際的硬件設(shè)備選擇中，可以根據(jù)實(shí)際的需要，在計(jì)劃成本的基礎(chǔ)上，針對(duì)性的選擇一個(gè)最佳的計(jì)算機(jī)，這樣可以很好的平衡性能和成本之間的關(guān)系。對(duì)于不同的機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，對(duì)計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備性能的需要，也存在一定的差異，大型復(fù)雜機(jī)械設(shè)計(jì)的模擬和仿真，顯然需要大量的計(jì)算工作，對(duì)性能的需求也比較高，而一些簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)計(jì)的模擬和仿真，大部分計(jì)算機(jī)的性能，都可以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，因此在實(shí)際的硬件設(shè)備選擇上，機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際情況非常重要。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)全文的分析可以知道，機(jī)械設(shè)備的使用可以極大的提高生產(chǎn)效率，因此人們非常之重視機(jī)械設(shè)計(jì)的工作，在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上，人們開(kāi)發(fā)了CAD等機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，極大的提高了設(shè)計(jì)的效率，但是在設(shè)計(jì)完成之后，設(shè)計(jì)經(jīng)常會(huì)存在一些不合理的問(wèn)題，如果直接進(jìn)行生產(chǎn)加工，很容易導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)完成后，通常會(huì)進(jìn)行模擬和仿真，利用先進(jìn)的仿真軟件等，虛擬出一個(gè)真實(shí)的加工環(huán)境，對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣能夠很快的找到設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]高輝，陳再良.基于Pro/E的四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（03）.

作者簡(jiǎn)介：李智華（1970.11-），女，河南鄭州人，本科，講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。

作者單位：鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450121