淺談計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用

1、342011年12月刊計算機工程應(yīng)用技術(shù)信息與電腦ChinaComputer&Communication計算機輔助設(shè)計技術(shù)主要應(yīng)用計算機的強大數(shù)值計算能力與圖形處理能力，協(xié)助工程技術(shù)人員，對產(chǎn)品或者工程進行設(shè)計、分析，達到理想目標，并獲得一定成果。自從1950年誕生了計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD），已經(jīng)在航空航天、建筑、機械、化工、電子以及能源交通等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，提高了產(chǎn)品的設(shè)計效率與設(shè)計質(zhì)量。1.計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)勢1.

2、1與人腦思維相適應(yīng)機械設(shè)計師在進行設(shè)計時，一般是先構(gòu)思、后表達，由于在腦海中構(gòu)造的產(chǎn)品形狀是立體的，因此通過三維實體模型反映產(chǎn)品的真實幾何形狀，更利于思維的表達。這樣，機械設(shè)計師會有更多的時間和精力用于產(chǎn)品設(shè)計，而不再費神于產(chǎn)品的圖形表達，更利于激發(fā)機械設(shè)計師的創(chuàng)新思維能力，實現(xiàn)設(shè)計的連續(xù)性。通過計算機輔助設(shè)計技術(shù)，可獲得更直觀、更利于理解的三維立體圖，促進設(shè)計的深入性，擴展設(shè)計思維，便于溝通交流。1.2提高設(shè)計效率通過應(yīng)用計算機輔助設(shè)

3、計技術(shù)中的三維機械設(shè)計，更利于體現(xiàn)復(fù)雜的幾何造型。通過布爾運算等軟件功能，利用簡單幾何實體計算復(fù)雜的幾何實體，自動形成截交線與相貫線，減少工作設(shè)計工作強度，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計效率。在使用計算機輔助設(shè)計的三維CAD系統(tǒng)時，開發(fā)全新機械設(shè)計，只需要對其中的部分零件重新設(shè)計與制造即可，而更多的零部件設(shè)計可以應(yīng)用以往信息，這樣極大提高機械設(shè)計的效率，降低設(shè)計難度。另外，計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的變型設(shè)計能力極強，可以實現(xiàn)快速重構(gòu)功能，獲得全新機械

4、產(chǎn)品。1.3便于零件設(shè)計與修改利用計算機輔助設(shè)計軟件，可以實現(xiàn)在裝配環(huán)境下的新零件設(shè)計，也可根據(jù)相鄰零件的形狀、位置等設(shè)計新零件，提高方便性、快捷性，同時確保新零件和相鄰零件之間的有機融合，減少單獨設(shè)計而產(chǎn)生的錯誤或者不兼容。例如，在裝配環(huán)境下，根據(jù)箱體形狀以及具體要求，快速、準確地設(shè)計出符合要求的箱蓋。在零件環(huán)境中，配備了查找器。當完成機械零件的造型設(shè)計，就會在資源查找器中列出已經(jīng)完成零件的命令，只要點擊相應(yīng)命令，就可了解零件的具體步

5、驟，再利用資源查找器中的零件回放功能，將零件造型全過程以動畫的形式，連續(xù)表示出來，提高過程的透明性。另外，在修改零件過程中，也可利用資源查找器的某一命令來完成，在裝配環(huán)境下也可以修改零件，只需要點擊需要修改的零件即可，非常方便。1.4提高機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量隨著機械技術(shù)的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)品逐漸與信息技術(shù)有機結(jié)合，再加上應(yīng)用計算機輔助設(shè)計技術(shù)及CIMS技術(shù)，提高了產(chǎn)品的設(shè)計水平。通過計算機輔助設(shè)計技術(shù)，例如設(shè)計優(yōu)化、分析有限元受力情況等，確

6、保產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。另外，一些大型企業(yè)的數(shù)控加工工作日益完善，再加上計算機輔助設(shè)計技術(shù)的配合，在機械零件加工方面的效果良好，提高產(chǎn)品應(yīng)用質(zhì)量。通過三維機械設(shè)計，既可準確描述對象的大小、位置、形狀等特征，同時也賦予了設(shè)計對象的體積、紋理、顏色、慣性、重心等信息，描述了設(shè)計對象的幾何形狀與工作狀態(tài)，更加真實、準確、充分、全面地表達設(shè)計意圖。2.計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用計算機輔助設(shè)計主要包括設(shè)計、建模、協(xié)同、集成、仿真五個部分。其中

7、包括諸多內(nèi)容，例如優(yōu)化設(shè)計、概念設(shè)計、分析有限元、計算機輔助畫圖、計算機仿真、計算機輔助設(shè)計管理等。目前，計算機輔助繪圖已成為CAD中應(yīng)用較為成熟、完善的領(lǐng)域。最初CAD僅局限在計算機輔助繪圖領(lǐng)域，隨著理念的創(chuàng)新與技術(shù)的進步，CAD逐步發(fā)展為計算機輔助設(shè)計。計算機輔助設(shè)計涵蓋了概念設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、工程數(shù)據(jù)庫、計算機仿真與分析、智能CAD、接口技術(shù)、CADCAM集成等。一個健全的CAD系統(tǒng)，還應(yīng)該包括工程數(shù)據(jù)庫、圖形程序庫、應(yīng)用程序庫等。

8、以下將對計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的具體應(yīng)用進行分析：2.1機械零件在設(shè)計機械零件過程中，一般涉及到大量的計算。例如，在AutoCAD、VisualBasic平臺中開發(fā)參數(shù)化繪圖軟件、直線共軛內(nèi)嚙和齒輪泵輪設(shè)計，通過人機對話方式，修改設(shè)計的參數(shù)，提高齒輪泵的應(yīng)用性能。這種方法多在設(shè)計一般性機械零件中應(yīng)用。2.2機械設(shè)備設(shè)計機械模具已成為機械設(shè)計中常應(yīng)用的問題。通過了解注塑模具的計算機輔助設(shè)計特點，提高應(yīng)用CAD的優(yōu)越性，了解現(xiàn)狀與未

9、來發(fā)展趨勢。另外，還應(yīng)充分認識到注塑模具的冷卻系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)以及成型零件工件尺寸的設(shè)計，提高模具設(shè)計的快捷性、準確性。2.3機械系統(tǒng)參數(shù)機械系統(tǒng)參數(shù)是機械設(shè)計的一部分。例如，分析并計算全液壓推土機的行駛靜壓驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)，可通過VB6.0平臺應(yīng)用計算機輔助設(shè)計技術(shù)。通過該軟件，除了計算傳統(tǒng)的牽引性能之外，還同時可以計算液壓系統(tǒng)的速度、剛度、參數(shù)校核、系統(tǒng)效率等等。2.4機器人機器人設(shè)計是機械設(shè)計的綜合體現(xiàn)。例如，在應(yīng)用ProE動

10、態(tài)仿真原理的基礎(chǔ)上，利用CAD計算機輔助設(shè)計，憑借SCARA機器人的速度快、精準度高、反應(yīng)靈敏等特點，研究下棋機器人的手臂操作以及手掌運動過程、運動范圍、運動特性，最終確定下棋機器人的具體尺寸與型號結(jié)構(gòu)。通過利用ProE動態(tài)仿真系統(tǒng)，可確保運動控制的實時性，提高安全性、可靠性。參考文獻：[1]同長虹.利用計算機輔助解析法設(shè)計是未來機械設(shè)計的發(fā)展方向[J].甘肅科技.2005（12）[2]孫惠芳.CAD技術(shù)在當代機械制造業(yè)中的運用與研究[

11、J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月）.2011（5）[3]史召峰、朱家誠.機械設(shè)計中基于VB的計算機輔助設(shè)計應(yīng)用[J].電腦技術(shù)與技術(shù).2010（13）[4]朱有為、蔡益宇.CAD環(huán)境下機械設(shè)計建模及應(yīng)用[J].機械設(shè)計與制造.2006（6）[5]譚曉蘭、李善宏、杜娟、錢成.計算機輔助機械設(shè)計軟件系統(tǒng)的開發(fā)[J].第十三屆全國機械設(shè)計年會.2007淺談計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用沈進（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇蘇州215001）摘要：隨

12、著計算機輔助設(shè)計技術(shù)的日益成熟與發(fā)展，在機械設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛。本文將對計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)勢與主要應(yīng)用進行具體分析與闡述。關(guān)鍵詞：計算機輔助設(shè)計；機械設(shè)計；優(yōu)勢；應(yīng)用中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：10039767(2011)12003401342011年12月刊計算機工程應(yīng)用技術(shù)信息與電腦ChinaComputer&Communication計算機輔助設(shè)計技術(shù)主要應(yīng)用計算機的強大數(shù)值計算能力與圖形處理能力，

13、協(xié)助工程技術(shù)人員，對產(chǎn)品或者工程進行設(shè)計、分析，達到理想目標，并獲得一定成果。自從1950年誕生了計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD），已經(jīng)在航空航天、建筑、機械、化工、電子以及能源交通等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，提高了產(chǎn)品的設(shè)計效率與設(shè)計質(zhì)量。1.計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)勢1.1與人腦思維相適應(yīng)機械設(shè)計師在進行設(shè)計時，一般是先構(gòu)思、后表達，由于在腦海中構(gòu)造的產(chǎn)品形狀是立體的，因此通過三維實體模型反映產(chǎn)品的真實幾何形狀，更利于思維的表達。這樣，機

14、械設(shè)計師會有更多的時間和精力用于產(chǎn)品設(shè)計，而不再費神于產(chǎn)品的圖形表達，更利于激發(fā)機械設(shè)計師的創(chuàng)新思維能力，實現(xiàn)設(shè)計的連續(xù)性。通過計算機輔助設(shè)計技術(shù)，可獲得更直觀、更利于理解的三維立體圖，促進設(shè)計的深入性，擴展設(shè)計思維，便于溝通交流。1.2提高設(shè)計效率通過應(yīng)用計算機輔助設(shè)計技術(shù)中的三維機械設(shè)計，更利于體現(xiàn)復(fù)雜的幾何造型。通過布爾運算等軟件功能，利用簡單幾何實體計算復(fù)雜的幾何實體，自動形成截交線與相貫線，減少工作設(shè)計工作強度，縮短設(shè)計周期，

15、提高設(shè)計效率。在使用計算機輔助設(shè)計的三維CAD系統(tǒng)時，開發(fā)全新機械設(shè)計，只需要對其中的部分零件重新設(shè)計與制造即可，而更多的零部件設(shè)計可以應(yīng)用以往信息，這樣極大提高機械設(shè)計的效率，降低設(shè)計難度。另外，計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的變型設(shè)計能力極強，可以實現(xiàn)快速重構(gòu)功能，獲得全新機械產(chǎn)品。1.3便于零件設(shè)計與修改利用計算機輔助設(shè)計軟件，可以實現(xiàn)在裝配環(huán)境下的新零件設(shè)計，也可根據(jù)相鄰零件的形狀、位置等設(shè)計新零件，提高方便性、快捷性，同時確保新零件和相鄰

16、零件之間的有機融合，減少單獨設(shè)計而產(chǎn)生的錯誤或者不兼容。例如，在裝配環(huán)境下，根據(jù)箱體形狀以及具體要求，快速、準確地設(shè)計出符合要求的箱蓋。在零件環(huán)境中，配備了查找器。當完成機械零件的造型設(shè)計，就會在資源查找器中列出已經(jīng)完成零件的命令，只要點擊相應(yīng)命令，就可了解零件的具體步驟，再利用資源查找器中的零件回放功能，將零件造型全過程以動畫的形式，連續(xù)表示出來，提高過程的透明性。另外，在修改零件過程中，也可利用資源查找器的某一命令來完成，在裝配環(huán)境

17、下也可以修改零件，只需要點擊需要修改的零件即可，非常方便。1.4提高機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量隨著機械技術(shù)的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)品逐漸與信息技術(shù)有機結(jié)合，再加上應(yīng)用計算機輔助設(shè)計技術(shù)及CIMS技術(shù)，提高了產(chǎn)品的設(shè)計水平。通過計算機輔助設(shè)計技術(shù)，例如設(shè)計優(yōu)化、分析有限元受力情況等，確保產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。另外，一些大型企業(yè)的數(shù)控加工工作日益完善，再加上計算機輔助設(shè)計技術(shù)的配合，在機械零件加工方面的效果良好，提高產(chǎn)品應(yīng)用質(zhì)量。通過三維機械設(shè)計，既可準確描述

18、對象的大小、位置、形狀等特征，同時也賦予了設(shè)計對象的體積、紋理、顏色、慣性、重心等信息，描述了設(shè)計對象的幾何形狀與工作狀態(tài)，更加真實、準確、充分、全面地表達設(shè)計意圖。2.計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用計算機輔助設(shè)計主要包括設(shè)計、建模、協(xié)同、集成、仿真五個部分。其中包括諸多內(nèi)容，例如優(yōu)化設(shè)計、概念設(shè)計、分析有限元、計算機輔助畫圖、計算機仿真、計算機輔助設(shè)計管理等。目前，計算機輔助繪圖已成為CAD中應(yīng)用較為成熟、完善的領(lǐng)域。最初CAD

19、僅局限在計算機輔助繪圖領(lǐng)域，隨著理念的創(chuàng)新與技術(shù)的進步，CAD逐步發(fā)展為計算機輔助設(shè)計。計算機輔助設(shè)計涵蓋了概念設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、工程數(shù)據(jù)庫、計算機仿真與分析、智能CAD、接口技術(shù)、CADCAM集成等。一個健全的CAD系統(tǒng)，還應(yīng)該包括工程數(shù)據(jù)庫、圖形程序庫、應(yīng)用程序庫等。以下將對計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的具體應(yīng)用進行分析：2.1機械零件在設(shè)計機械零件過程中，一般涉及到大量的計算。例如，在AutoCAD、VisualBasic平臺中開

20、發(fā)參數(shù)化繪圖軟件、直線共軛內(nèi)嚙和齒輪泵輪設(shè)計，通過人機對話方式，修改設(shè)計的參數(shù)，提高齒輪泵的應(yīng)用性能。這種方法多在設(shè)計一般性機械零件中應(yīng)用。2.2機械設(shè)備設(shè)計機械模具已成為機械設(shè)計中常應(yīng)用的問題。通過了解注塑模具的計算機輔助設(shè)計特點，提高應(yīng)用CAD的優(yōu)越性，了解現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢。另外，還應(yīng)充分認識到注塑模具的冷卻系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)以及成型零件工件尺寸的設(shè)計，提高模具設(shè)計的快捷性、準確性。2.3機械系統(tǒng)參數(shù)機械系統(tǒng)參數(shù)是機械設(shè)計的

21、一部分。例如，分析并計算全液壓推土機的行駛靜壓驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)，可通過VB6.0平臺應(yīng)用計算機輔助設(shè)計技術(shù)。通過該軟件，除了計算傳統(tǒng)的牽引性能之外，還同時可以計算液壓系統(tǒng)的速度、剛度、參數(shù)校核、系統(tǒng)效率等等。2.4機器人機器人設(shè)計是機械設(shè)計的綜合體現(xiàn)。例如，在應(yīng)用ProE動態(tài)仿真原理的基礎(chǔ)上，利用CAD計算機輔助設(shè)計，憑借SCARA機器人的速度快、精準度高、反應(yīng)靈敏等特點，研究下棋機器人的手臂操作以及手掌運動過程、運動范圍、運動特性，最終確

22、定下棋機器人的具體尺寸與型號結(jié)構(gòu)。通過利用ProE動態(tài)仿真系統(tǒng)，可確保運動控制的實時性，提高安全性、可靠性。參考文獻：[1]同長虹.利用計算機輔助解析法設(shè)計是未來機械設(shè)計的發(fā)展方向[J].甘肅科技.2005（12）[2]孫惠芳.CAD技術(shù)在當代機械制造業(yè)中的運用與研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月）.2011（5）[3]史召峰、朱家誠.機械設(shè)計中基于VB的計算機輔助設(shè)計應(yīng)用[J].電腦技術(shù)與技術(shù).2010（13）[4]朱有為、蔡益宇.CA

23、D環(huán)境下機械設(shè)計建模及應(yīng)用[J].機械設(shè)計與制造.2006（6）[5]譚曉蘭、李善宏、杜娟、錢成.計算機輔助機械設(shè)計軟件系統(tǒng)的開發(fā)[J].第十三屆全國機械設(shè)計年會.2007淺談計算機輔助設(shè)計技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用沈進（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇蘇州215001）摘要：隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)的日益成熟與發(fā)展，在機械設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛。本文將對計算機輔助技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)勢與主要應(yīng)用進行具體分析與闡述。關(guān)鍵詞：計算機輔助設(shè)計；機械設(shè)計