唐小斌 唐廣珍

摘要：當(dāng)前，國內(nèi)的科技水平正在迅速提升，計算機(jī)技術(shù)也進(jìn)入快速發(fā)展的黃金期，各大領(lǐng)域都開始將計算機(jī)的應(yīng)用融入到自己的領(lǐng)域中。先進(jìn)的信息技術(shù)幫助這些領(lǐng)域獲得了很好的發(fā)展，也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能上的迅速提升。本文將針對機(jī)械設(shè)計制造中的自動化發(fā)展進(jìn)行分析，著重探討如何利用計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造的自動化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計制造；自動化發(fā)展；計算機(jī)技術(shù)；領(lǐng)域融入

在機(jī)械設(shè)備的制造過程中融入計算機(jī)技術(shù)，可以很好的促進(jìn)著整個機(jī)械行業(yè)的發(fā)展速度，提升機(jī)械設(shè)計的效率，因此計算機(jī)對機(jī)械設(shè)計制造自動化流程的融入具有很高的研究價值。

一、自動化設(shè)計下計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分析

計算機(jī)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用方向和意義包含四個層面，分別為計算機(jī)對機(jī)械設(shè)計的輔助應(yīng)用、3D技術(shù)的應(yīng)用、仿真技術(shù)的應(yīng)用和可視化技術(shù)的應(yīng)用，抓住這四個方面的內(nèi)容，才能推進(jìn)機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)的進(jìn)步，讓自動化機(jī)械早日實(shí)現(xiàn)。

（一）計算機(jī)輔助技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

將計算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械行業(yè)中，能提高機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)合理，加強(qiáng)生產(chǎn)質(zhì)量，計算機(jī)擁有準(zhǔn)確的代碼指令信息，在計算機(jī)的輔助下我們可以得出兩種形式相等的真值，并理解表達(dá)式為真，而通過計算所得出的這兩種真值形式不相等，那么該表達(dá)式就可以被認(rèn)定為假，這樣就能了解到機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否符合最初的自動化需要。計算機(jī)具備水平和垂直兩種關(guān)系，能為設(shè)計過程提供強(qiáng)有力的保障，給設(shè)計者設(shè)計出合理的圖紙，并且圖紙的參數(shù)布置也會比人工設(shè)計更加清晰，這樣也能有效降低過去因?yàn)槿斯ぴO(shè)計發(fā)生的誤差，減少機(jī)器投入應(yīng)用可能產(chǎn)生的返修概率。

（二）3D技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

3D技術(shù)是一種立體化的影像技術(shù)，和過去的平面圖像技術(shù)比起來，3D技術(shù)可以將機(jī)械設(shè)計制造當(dāng)中的細(xì)節(jié)展現(xiàn)得更為清晰，讓輔助作用更加出彩。通過3D技術(shù)，設(shè)計者對機(jī)械的研究能夠更加深入，設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量也會顯著提高，將3D技術(shù)融入機(jī)械設(shè)計過程，我們就能有力的實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的合理規(guī)劃與設(shè)計，而且完成設(shè)計后，機(jī)械便能產(chǎn)生工作能力，直接投入到生產(chǎn)線上。比如在減速器部件的制造過程中，如果使用3D打印技術(shù)，就能縮短制造的工序，讓部件能夠以更快的速度鑄造成型，不僅質(zhì)量得到保障，而且成本也得到精簡。

（三）仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

當(dāng)前仿真技術(shù)正在迅速發(fā)生，仿真技術(shù)又叫擬真技術(shù)，是基于計算機(jī)軟件系統(tǒng)開發(fā)出的具有擬真能力的技術(shù)類型，將仿真技術(shù)引入到機(jī)械行業(yè)中，可以極大的加快機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展速度。仿真技術(shù)擁有很好的模擬效果和物理效果，在設(shè)計過程中我們可以用這種技術(shù)在構(gòu)建數(shù)學(xué)以及物理模型，推演設(shè)計的機(jī)械在實(shí)際生活中的應(yīng)用情況，從而更好的展開設(shè)計工作。

（三）可視化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

使用可視化技術(shù)可以將復(fù)雜的機(jī)械數(shù)據(jù)變得更加的直觀化，用可視化的手段來展現(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)，工作人員就能更容易理解其中的內(nèi)容并更好的展開設(shè)計，提高設(shè)計效率。

二、計算機(jī)技術(shù)融入、發(fā)展與設(shè)計

（一）計算機(jī)技術(shù)對機(jī)械設(shè)計的融入

要想利用計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計的自動化就離不開優(yōu)秀開發(fā)團(tuán)隊的支持，而一個優(yōu)秀的技術(shù)工程開發(fā)師對于整個團(tuán)隊的構(gòu)建都是非常重要的。對于一個團(tuán)隊而言，只有科學(xué)的決策才能引導(dǎo)其更好地發(fā)展。當(dāng)用戶提出需要設(shè)計某種自動化機(jī)械部件時，設(shè)計者就必須要充分了解用戶的需求，充分根據(jù)用戶的需求開展設(shè)計開發(fā)的前期準(zhǔn)備工作，并確定機(jī)械設(shè)計所要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能？達(dá)到怎樣的開發(fā)目標(biāo)？然后再制定相關(guān)的開發(fā)方案，在方案制定時可以多擬定幾個備選方案，從而避免在機(jī)械設(shè)計時由于不確定因素的干擾導(dǎo)致方案無法正常運(yùn)行。

（二）微型化發(fā)展

將設(shè)計微型化是機(jī)械設(shè)計制造未來的發(fā)展趨勢。在未來的發(fā)展中，機(jī)械設(shè)計將會走向小型化、微型化的道路，設(shè)計的面積更小，能耗也更低，所具備的功能也全面和豐富，這將會進(jìn)一步擴(kuò)展機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)的發(fā)展。

（三）邏輯化設(shè)計

在設(shè)計計算機(jī)邏輯數(shù)據(jù)的過程中，不僅要注意對每一個個體進(jìn)行全面考慮，還要充分考慮個體與個體之間的聯(lián)系，這些交錯關(guān)系的描述最好是根據(jù)圖形化的方式來表達(dá)，這是最為形象和直觀的展現(xiàn)方式，與邏輯學(xué)中的歐拉圖有些類似。很多時候在需要明確說明幾個概念外延的關(guān)系時，就會運(yùn)用到歐拉圖。但是要注意在說明一些軟甲規(guī)格時，要堅決避免出現(xiàn)不完全性、模糊性和矛盾性內(nèi)容。比如滿足系統(tǒng)功，滿足系統(tǒng)能不能只圍繞某個單一的要求，其主要滿足一系列的機(jī)械功能和機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計[1]。

自動化的設(shè)計必須要建立在計算機(jī)的邏輯基礎(chǔ)上，使用者在設(shè)計需求分析過程中說明機(jī)械的功能和服務(wù)目的時，所需開展的工作中該款軟件功能如何實(shí)現(xiàn)的充分條件的考察與研究是最為首要的[2]。比如我們用計算機(jī)計算機(jī)械臂的設(shè)計參數(shù)時，就可以利用粒子算法計算機(jī)械臂的活動空間。粒子群算法是把所有個體視為在搜索空間中的一個沒有重量與體積的粒子，在此基礎(chǔ)上在搜索空間內(nèi)經(jīng)一定的速度飛行[3]。此飛行速度依附于個體的飛行經(jīng)驗(yàn)與群體的飛行經(jīng)驗(yàn)予以動態(tài)調(diào)整。舉例說明，針對第 個微粒表示的D維向量，粒子們在搜索空間內(nèi)跟蹤兩個最大系數(shù)；第1個最大系數(shù)即為粒子本身所找到的最優(yōu)解，此解即為個體極值Pbest，記為 Pi=（pil，pi2，pid），第2個最大系數(shù)即為群體所經(jīng)歷過的最好區(qū)間，此解即為全局極值gbest，記為Pg=（pg1，pg2，pgd），粒子的速度通過Vi=（Vil，Vi2，Vid）表示，各粒子的區(qū)間即為一個潛在的解，在每一次迭代計算時，粒子的第d維（1≤d≤D）能夠依附于下述公式更新自己的速度及區(qū)間：

上述公式rand[0，1]區(qū)間內(nèi)變化的隨機(jī)數(shù)；c1，c2即為正實(shí)數(shù)，稱作加速度常數(shù)，起作用即為調(diào)節(jié)各迭代的步長，通常設(shè)置為2；w即為慣性權(quán)重，其作用即為調(diào)整算法的搜索能力；n即為迭代次數(shù)[4]。

在線控制時，主要對徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)inverse-dynamics模型控制裝置隱含層節(jié)點(diǎn)中心權(quán)值cij，隱含層節(jié)點(diǎn)中心寬度σi，為網(wǎng)絡(luò)輸出層權(quán)值wi予以優(yōu)化。依附于實(shí)情選用相匹配的徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，在此基礎(chǔ)上把網(wǎng)絡(luò)的中心值、寬度以及輸出權(quán)值視作粒子的構(gòu)成因子，（記為xi），令式（7）即適應(yīng)度函數(shù)。優(yōu)化過程序?yàn)椋?/p>

依附于具體問題，構(gòu)建有關(guān)系數(shù)，其中包括種群規(guī)模m、循環(huán)代數(shù)G，慣性權(quán)重w，加速度常數(shù)c1，c2以及粒子飛行速度的上界與下界，初始化群體內(nèi)的粒子的區(qū)域；在一個采樣過程中，獲取系統(tǒng)輸出系數(shù)，同時依附于設(shè)定輸出，通過目標(biāo)函數(shù)評價相關(guān)粒子的適應(yīng)區(qū)間函數(shù)Ji；把各粒子的適應(yīng)系數(shù)和群體經(jīng)歷的歷史最佳系數(shù)Jibest予以對比，若既有適應(yīng)度系數(shù)更優(yōu)，那么選擇既有的系數(shù)更新Jibest；

根據(jù)式子更新各粒子的位置和速度；判斷粒子飛行的速度是否超過最大速度限制，若超過，則限制速度在指定范圍內(nèi)，計算優(yōu)化性能標(biāo)準(zhǔn)，若滿足結(jié)束條件，那么即可返回既有的最佳粒子結(jié)果，同時通過最優(yōu)系數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)系數(shù)計算控制輸出，從而確定機(jī)械的設(shè)計參數(shù)

三、結(jié)語

合理的在機(jī)械設(shè)計制造中應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)才能有效實(shí)現(xiàn)自動化的機(jī)械設(shè)計，加強(qiáng)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，有鑒于此，我們也要積極在將計算機(jī)技術(shù)合理的融入機(jī)械產(chǎn)業(yè)中，如此才能助力整個行業(yè)的良好發(fā)展。

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