計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

1、信息技術(shù)98《科技與企業(yè)》雜志2013年1月（下）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)開(kāi)是在各個(gè)領(lǐng)域中被使用。然而在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也不例外。目前，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的非常廣泛，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了許多便利。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，給企業(yè)帶來(lái)了更多的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)本人的一些經(jīng)驗(yàn)，談?wù)剬?duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的一些簡(jiǎn)單看法，與大家共同進(jìn)行交流，

2、希望能對(duì)大家有所幫助?！娟P(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用分析1.前言計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)使用一些繪圖軟件來(lái)幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。原本的機(jī)械設(shè)計(jì)中都是通過(guò)手繪來(lái)完成圖紙的繪制，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行圖紙的繪制節(jié)省了大量的時(shí)間，大大的提高了工作的效率。利用計(jì)算機(jī)軟件，也便于設(shè)計(jì)師進(jìn)行一些其它的操作，使得設(shè)計(jì)更加的合理，也方便于設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行修改，從而使得設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有更高的質(zhì)量。另外，在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)師還可以對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行模擬

3、，從而保證產(chǎn)品的合理性。2.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要性機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟相對(duì)比較復(fù)雜，通過(guò)計(jì)算機(jī)的使用，機(jī)械設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助的幫助，我們可以把一些相對(duì)比較復(fù)雜的工作由計(jì)算機(jī)來(lái)做。比如，零件動(dòng)力、強(qiáng)度的測(cè)試等。這對(duì)設(shè)計(jì)的合理性和設(shè)計(jì)的效率都有著非常大的幫助。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多年的進(jìn)步和發(fā)展，技術(shù)等各方面也相對(duì)比較成熟，目前廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)起著非常重要的作用，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的進(jìn)步和發(fā)展也

4、有著非常重要的意義。3.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用的方面計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用雖然在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的非常廣泛，但由于目前等一些相關(guān)因素的影響，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。3.1二維繪圖方面的應(yīng)用繪圖是機(jī)械設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的方面，一直以來(lái)都是由設(shè)計(jì)師手工進(jìn)行繪制，這就浪費(fèi)了大量的時(shí)間，從而使得工作效率大大降低。而通過(guò)計(jì)算機(jī)，我們就可以來(lái)利用一些繪圖軟件進(jìn)行操作，如PROE、CAD等，通過(guò)這些軟件的使用，可以大大降低繪圖的時(shí)間，

5、從而使得工作效率提高，繪圖的質(zhì)量也大大提高。3.2漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪參數(shù)化建模建模的具體過(guò)程如下：1）新建一個(gè).prt文件（在ProE中，.prt文件代表零件）。在建立該文件的時(shí)候，不同的行業(yè)最好使用各自不同的模板，因?yàn)樵谀０逯卸x了不同的單位、參數(shù)和出圖格式等，所以在建模之前應(yīng)先選擇合適的模板，以便于后續(xù)工作的進(jìn)行，如同所示。2）進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如同所示。參數(shù)不用設(shè)置太多，只需設(shè)置影響齒輪外形的6個(gè)參數(shù)就可以了。它們分別是齒輪厚度、模數(shù)

6、、壓力角、齒數(shù)、齒根圓角半徑以及變位系數(shù)。為了方便起見(jiàn)，需要把這些參數(shù)設(shè)為實(shí)數(shù)型。此外，還要為這些參數(shù)設(shè)定一個(gè)初始值，如同所示，其中變位系數(shù)的初始值最好設(shè)為0，因?yàn)槭褂貌蛔兾积X輪的機(jī)會(huì)比較多，對(duì)其他參數(shù)的初始值并沒(méi)有具體的要求。具體步驟是：在菜單中選擇SetUp(設(shè)置)→Parameters（參數(shù)）→Creat（創(chuàng)建）。3）建模。為了確定漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪的外形尺寸，最好先畫(huà)出基圓、齒根圓、節(jié)圓和齒頂圓。4）畫(huà)出漸開(kāi)線(xiàn)。在ProE中畫(huà)漸

7、開(kāi)線(xiàn)的唯一方法就是通過(guò)方程畫(huà)曲線(xiàn)。具體步驟是：在菜單中選擇CRVOPTIONS（曲線(xiàn)選項(xiàng)）→FromEquation（從方程），然后選擇基準(zhǔn)平面（與基圓在同一平面），接著選擇坐標(biāo)系，然后再設(shè)置坐標(biāo)系類(lèi)型為Cylindrical（柱坐標(biāo)），最后在彈出的窗口中輸入曲線(xiàn)方程如下：r=modulenum_teethcos(pressure_ang)[2cos(45t)]theta=tan(45t)180pi(45t)z=0插入一個(gè)基準(zhǔn)平面DTM

8、1，如圖所示，通過(guò)坐標(biāo)系原點(diǎn)以及漸開(kāi)線(xiàn)與節(jié)圓交點(diǎn)，并垂直于漸開(kāi)線(xiàn)所在的平面，然后再插入一個(gè)基準(zhǔn)軸A1；通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)并垂直于漸開(kāi)線(xiàn)所在的平面，接著再插入一個(gè)基準(zhǔn)平面DTM2，如圖所示，通過(guò)基準(zhǔn)軸A1，與基準(zhǔn)平面DTM1形成一個(gè)夾角（該夾角的尺寸通過(guò)程序來(lái)確定），使用基準(zhǔn)平面DTM2對(duì)剛才所畫(huà)的漸開(kāi)線(xiàn)進(jìn)行鏡像操作，這樣齒槽的形狀就確定下來(lái)了。3.3圖形和符號(hào)的使用在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們需要利用大量的符號(hào)。如果我們利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，我們可

9、以事先把要用到的符號(hào)編輯成符號(hào)庫(kù)，這樣就可以供我們隨時(shí)調(diào)用，這樣我們進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就比較方便。另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們還經(jīng)常遇到一些標(biāo)準(zhǔn)化的零件或者一些只是尺寸方面和標(biāo)準(zhǔn)化零件不同的兩件，這樣我們可以把標(biāo)準(zhǔn)化的零件編入庫(kù)中，進(jìn)行應(yīng)用時(shí)只做一些數(shù)據(jù)方面的調(diào)整。3.4三維造型、工程分析和報(bào)表方面的應(yīng)用采用實(shí)體造型進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)體造型進(jìn)行處理將會(huì)給我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的方便，通過(guò)軟件的處理，可以使得實(shí)體造型更加清晰的展現(xiàn)在設(shè)計(jì)

10、師的面前。機(jī)械設(shè)計(jì)中我們所必須要進(jìn)行的分析，我們也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助來(lái)完成，這將會(huì)使得分析劉勁威包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)蒙古包頭014035圖模板的選定圖新建.prt文件(下轉(zhuǎn)第100頁(yè)）信息技術(shù)100《科技與企業(yè)》雜志2013年1月（下）EPM240，具有低功耗，高密度的特點(diǎn)，可以使用1片，替代大量的邏輯芯片，提高系統(tǒng)的可靠性，及簡(jiǎn)單性。③串口模塊RS232接口電路。采用max202芯片，提供57600bps的串口數(shù)據(jù)以供調(diào)試。④電機(jī)驅(qū)動(dòng)模

11、塊通過(guò)達(dá)林頓管（ULN2004A）驅(qū)動(dòng)繼電器工作，控制外部的固態(tài)繼電器工作，利于電機(jī)的起停。2.2.4設(shè)計(jì)考慮因?yàn)椤蔽ｋU(xiǎn)品檢查儀智能控制裝置”是高可靠性，常時(shí)間工作，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝的設(shè)備，所以要求功耗低，體積小，適應(yīng)工作環(huán)境能力強(qiáng)，所以所有器件都選用工業(yè)級(jí)芯片，并且器件封裝都盡可能選用較小的封裝。設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)潔完備。2.3軟件設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)定義：C語(yǔ)言，匯編主文件Main.c框圖（見(jiàn)上圖）3.觀(guān)測(cè)效果“危險(xiǎn)品檢查儀智能控制裝置”研制出后，樣機(jī)安裝

12、在烏魯木齊南站候車(chē)廳東側(cè)的SMEXV10080B上運(yùn)轉(zhuǎn)至今，經(jīng)檢測(cè)，其工作狀態(tài)穩(wěn)定，在外界光線(xiàn)強(qiáng)和暗的情況下都能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)到行李（圖像變化），誤報(bào)率低，受到車(chē)站工作人員的一致好評(píng)。4.效益分析一臺(tái)三品機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)部件包括：電機(jī)1臺(tái)、傳送帶1條、調(diào)偏輥2根、托輥3根。每年的使用成本＝各傳動(dòng)部件的折舊費(fèi)年＋電機(jī)耗電量。以下列出未加裝”危險(xiǎn)品檢查儀智能控制裝置”的三品機(jī)每年使用成本。名稱(chēng)數(shù)量單價(jià)（元）正常使用時(shí)間折合每年使用成本（元）電機(jī)1

13、臺(tái)12600.002年6300.00傳送帶1條3213.003年1071.00調(diào)偏輥2根550.002年550.00托輥3根450.003年675.00電機(jī)耗電0.2KW17365≈1241KW0.67每天使用17小時(shí)約831.00合計(jì)9427.00加裝“危險(xiǎn)品檢查儀智能控制裝置”后，三品機(jī)機(jī)械傳送部分使用時(shí)間延長(zhǎng)約為未加裝前的3倍，按上述方法，以下列出加裝“危險(xiǎn)品檢查儀智能控制裝置”后三品機(jī)的每年使用成本。名稱(chēng)數(shù)量單價(jià)（元）使用時(shí)間折

14、合每年使用成本（元）電機(jī)1臺(tái)12600.006年2100.00傳送帶1條3213.009年357.00調(diào)偏輥2根550.006年183.00托輥3根450.009年150.00電機(jī)耗電0.2KW6365≈438KW0.67每天使用6小時(shí)約293.00合計(jì)3083.005.結(jié)論加裝“危險(xiǎn)品檢查儀智能控制裝置”后，每臺(tái)三品機(jī)每年可節(jié)約使用成本約為9427－3083＝6344元，我局目前各車(chē)站正在使用的三品機(jī)為88臺(tái)，若全部加裝“危險(xiǎn)品檢查儀

15、智能控制裝置”后每年可節(jié)約使用成本約為634432＝558，272元。其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^(guān)的。6.應(yīng)用前景僅公安部第一研究所生產(chǎn)的三品機(jī)在全鐵路系統(tǒng)中就有幾千臺(tái)在運(yùn)用，加上公路、民航等單位，三品機(jī)的數(shù)量是一個(gè)龐大的數(shù)字。我們?cè)谇捌谡{(diào)查中發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類(lèi)產(chǎn)品的應(yīng)用，“危險(xiǎn)品檢查儀智能控制裝置”樣機(jī)的研制成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)此類(lèi)產(chǎn)品的空白。該裝置已引起了三品機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家公安部第一研究所的極大關(guān)注，因此，該裝置的應(yīng)用和推廣前景非常廣闊。更加

16、簡(jiǎn)化，從而提高工作效率。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，有些問(wèn)題我們需要利用報(bào)表和文檔等進(jìn)行特殊的說(shuō)明，這些也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助來(lái)完成。4.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和不足要想在機(jī)械設(shè)計(jì)中很好的應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助，必須要具有集合實(shí)踐的能力，只有能與實(shí)踐完美的結(jié)合，才能在設(shè)計(jì)中運(yùn)用好計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)這方面，只有理論和實(shí)際能夠很好的結(jié)合，才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。目前計(jì)算機(jī)輔助的使用給我們帶來(lái)了很多的優(yōu)勢(shì)，但同樣使用計(jì)算機(jī)輔助也存在著一些不足，在

17、設(shè)計(jì)中，我們必須利用好計(jì)算機(jī)輔助給我們帶來(lái)的這些優(yōu)勢(shì)。4.1計(jì)算機(jī)輔助的應(yīng)用使得設(shè)計(jì)的周期縮短以前的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能完成，尤其是一些擁有復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)的零件，采用以往的設(shè)計(jì)方式，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難。而如果我們采用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，我們就可以用一些簡(jiǎn)單的幾何體組建這些復(fù)雜的幾何機(jī)構(gòu)，這樣就大大降低了設(shè)計(jì)的難度，從而也使得設(shè)計(jì)的周期縮短。另外，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)這些三維設(shè)計(jì)時(shí)，還可以對(duì)這些零件進(jìn)行重組，從

18、而設(shè)計(jì)出其它更加優(yōu)秀的產(chǎn)品。這樣一來(lái)，不僅使得設(shè)計(jì)的周期大大縮短，還是得工作的效率得到了提高。4.2計(jì)算機(jī)輔助的應(yīng)用使得零件的設(shè)計(jì)和修改更加方便在進(jìn)行零件設(shè)計(jì)時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)零件不能滿(mǎn)足一些相關(guān)需要的情況，這個(gè)時(shí)候，我們就需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。采用以往的方法進(jìn)行修改，修改起來(lái)非常麻煩。而在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們可以方便的對(duì)零件進(jìn)行修改，還可以把零件放在裝配環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)，以使得零件符合裝配環(huán)境的相關(guān)需要。在零件環(huán)境中，我們可以方便的看出

19、這個(gè)零件設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟，這樣我們修改起來(lái)也就更容易找到問(wèn)題的所在，計(jì)算機(jī)輔助的應(yīng)用給零件的修改帶來(lái)了相當(dāng)大的便利。4.3計(jì)算機(jī)輔助在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有利于觀(guān)察零件的裝配在機(jī)械設(shè)計(jì)中，我們知道采用不同的裝配關(guān)系可以出現(xiàn)不同的效果。利用計(jì)算機(jī)輔助可以把不同的裝配關(guān)系進(jìn)行演示，如果不符合相關(guān)要求的裝配關(guān)系，那么查找器就可以進(jìn)行顯示，這樣就方便我們對(duì)錯(cuò)誤的部分進(jìn)行修改。另外，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助還可以對(duì)某些零件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行展示，這樣我們就可以對(duì)某些不合理因

20、素進(jìn)行處理。通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行演示，這就為我們節(jié)省了產(chǎn)品試驗(yàn)的費(fèi)用。另外，計(jì)算機(jī)輔助的使用還可以使得設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到提升，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中有許多先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，這就使得設(shè)計(jì)更加的完善，從而使得設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到很大的提高。5.結(jié)語(yǔ)目前，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)隨著社會(huì)的變化發(fā)展也比較迅速，設(shè)計(jì)人員必須要根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念的不斷變化及時(shí)的更新自己，使得自己能夠掌握新的技術(shù)和理念，這樣以使得設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到提高，只有使得設(shè)計(jì)質(zhì)量得到提高，才能使得設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能

21、夠滿(mǎn)足激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。另外，我國(guó)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的水平目前還相對(duì)較低，我們必須加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助的研發(fā)工作，這樣才能使得計(jì)算機(jī)輔助更好的為機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)。參考文獻(xiàn)[1]王瑩瑩郭文峰李錦陽(yáng).AutoCAD3DMAXOpenGL在計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較[J].微型機(jī)與應(yīng)用2002(8).[2]馬軍.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].煤炭技術(shù)2011(5).[3]羅家莉.計(jì)算機(jī)輔助圖解法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].北京服裝