計算機技術在機械工程中應用研究

李現廣

摘要近年來，在科技快速發展的推動下，計算機技術得到了普及和發展，并且在各個領域之內得到了廣泛的應用。機械工程作為一項相對復雜并且操作性極強的工程，應用計算機技術將會提升工作效率。本文對機械制造業的現狀以及計算機技術在機械工程中的應用進行了闡述。

關鍵詞機械工程；計算機技術；應用

計算機技術作為一項新技術，對生產生活產生了非常大的影響，甚至改變了人們的生活生產現狀。對于計算機在機械工程領域中的應用已經是非常普及的狀況，無論是計算機軟件還是計算機硬件對機械制造業都產生非常重要的影響，提升了機械制造業的質量和效率。

1機械制造業的現狀

目前，我國機械制造業的水平相對來說比較低，這就會影響制造業中對機械的操作以及生產的效率。在機械制造業中設備是整個工程開展的基礎和保障，一方面要保證對機械設備的熟練操作，另一方面要保證對整個機械的進行有效的運行管理。因此，計算機技術的應用將會全面的提升機械工程的生產效率和管理水平。

1.1機械設備的更新

對于機械工程中設備的更新換代是至關重要的，但是設備的更新需要投入大量的資金，這就增加了機械工程的資金投入，很多單位因為資金的原因不能及時進行設備更新，仍然使用老舊設備，降低了生產質量和效率，甚至會影響企業的正常生產。

1.2機械設備的養護

機械設備不能夠長期運行，要進行定期養護和維修。但是很多企業卻忽視了這一點，很多企業機械出現超負荷運行，機械也得不到相應的保養，加快了機械的損壞程度，降低機械的使用效率，縮短了機械的使用壽命，嚴重影響機械工程的質量和效益。

1.3機械設備的維修

對于機械的維修和機械的養護是一樣的，都是需要平常定期開展的。如果機械出現問題不能得到及時維修，一方面會影響機械的正常運行，另一方面就會影響機械工程的正常開展。實際情況中很多企業為了降低機械維修的費用，從而減少機械維修的次數，嚴重影響了機械工程的效率。

2機械設計中的計算機技術應用

2.1CAD技術的應用

計算機輔助設計（CAD）：這項技術主要是通過計算機技術來應用CSD軟件完成機械工程中的圖紙設計以及工程中各個部分的設計工作。1）CAD的基本應用主要包括：通過計算機與CAD軟件技術的結合，將工程中的各種設計工作實現一種立體呈現的方式，同時能夠更加標準化和規范化的完成零件的選取。通過CAD技術的應用實現了機械工程系統化的零件設計和管理體系。2）CAD與設計方法的集成應用包括：基于模塊化設計方法的CAD、基于DFX設計方法的CAD、基于優化設計方法的CAD、基于可靠性設計方法的CAD、支持白頂向下方式的CAD、智能CAD、網絡協同設計CAD通常用到相關軟件有：AutoCAD、CAXA、Pro/E、Solidworks、I-deas、UG等。

2.2CAE技術的應用

CAE技術就是指計算機輔助工程技術，這個技術應用是以三維實體建模為整個分析的指導線路，在進行產品設計的時候就要進行應用，將實際產品的需求點與設計通過CAE進行對照和評價，通過對比和分析從而得到產品使用的最合適的一個方案。CAE技術一般包括有限元分析法、優化設計、仿真技術、試驗模態分析等。

1）有限元分析。這個分析技術主要是通過優先于軟件來實現的，主要是對機械結構中的各個元素進行分析，如機械結構的應力、自身的應變力、結構自身的頻率以及振動時候的模態和機械結構的熱態特性。通過網格劃分和對機械結構在有限元軟件中的邊界的確定來實現對機械結構的建模。在有限元分析的過程中一般采用的軟件主要有ANSYS、SAP、ADINA、NASTRAN等

2）優化設計。優化設計通過使用的軟件主要有ISIGHT、OPB-2兩種軟件。優化設計是一種對機械設備性能的計算方法，首先是要選定機械設備哪一個或者哪幾個性能作為最優目標，選定之后通過優化設計的軟件進行函數的建立，然后進行相應的計算。

3）計算機仿真技術的應用。計算機仿真技術就是根據機械設備的實際運行建立一個仿真模型，把這個模型通過代碼編制的形式輸入到計算機內，然后通過計算機技術與仿真模型的結合來對機械設備的實際操作過程中的各個因素進行監測。計算機仿真技術在具體實施時需要將實際的機械設備中的數據進行數學模型形式的分析和解釋，然后通過計算機技術形成仿真程序進行實際的使用，主要是包括以下幾個步驟：（1）建立數學模型；（2）建立仿真模型；（3）編制仿真程序；（4）進行仿真實驗；（5）結果統計分析；（6）仿真工作總結。

在機械設備的設計和檢測過程中運用仿真技術主要是通過MATLAB、ADAMS等軟件實現的，在這個過程中關鍵的一點就是能夠通過數學計算方法建立合適的數學模型然后通過計算機進行編制形成仿真技術模型，從而應用到實際的機械設備的數據統計和實際運行監測中。

4）試驗模態分析。試驗模態分析主要是通過CAE技術然后對整個的機械設備運行系統或者對某一部分的機械設備運行進行監測，主要是對其動態特性或者是振動特性通過數學語言進行描述，從而實現監測的目的。如果監測的對象不同使用的數學模型也是不一樣的，得到的檢測數據也是不一樣的。具體在機械設備中的應用主要體現在以下幾個方面：（1）評價實際結構系統的動態特性；（2）在新產品設計中進行結構動態特性的預估及優化設計；（3）診斷及預報結構系統的故障；（4）控制結構的輻射噪聲；（5）識別結構系統的載荷。

3機械加工制造中的計算機技術應用

在機械加工制造過程中主要是應用CAM技術也就是計算機輔助制造技術來實現機械設備從生產準備到整個加工制造工作的完成過程中設計、管理、控制的工作。

CAM技術應用在機械加工制造的各個方面以及加工制造的整個流程當中，從加工制造的工藝流程到后期裝配機器的程序編寫方面都為機械加工制造提供可靠的支持。對于工程流程方面來說，傳統的加工制造就是對零件加工的應用的方法、加工的順序和技術通過熟練的操作人員來實現。在應用CAM技術后就是講這些操作數據通過模型直接輸入到計算機上，通過操作人員對計算機數據來實現對工藝流程的開展。通過使用CAM技術對于操作人員來說不用掌握非常熟練的技藝也能完成整個的操作流程，這樣大大減少了人力的投入。機械加工制造中的數控數據編輯也是一樣的，將已經建立好的模型輸入到Nc機床上，形成另加的加工制造的編輯。對于裝配機器的程序編寫是區別于傳統的機床應用的，如果企業使用的裝配機器，可以通過計算機進行程序編寫，從而簡便操作流程，提升操作效率。

4計算機的監控檢測

在機械設備開展工作的狀態下對于一些微小的故障和錯誤情況是很難發現的，如果需要避免這些故障和錯誤就需要使用計算機的監控檢測，通過計算機技術實現對機械設備的實時監控，從而來保證整個機械設備運行過程中的無紕漏無差錯情況。

5結論

綜上所述，伴隨著我國科學技術現代化水平的不斷提高，計算機技術在機械工程計算當中的應用也越來越普及。因此，分析機械工程中計算機應用對于優化和創新機械工程中每個作業流程意義深遠。