【正文】 機(jī)械設(shè)計中的作用 二 、 課題應(yīng)達(dá)到的要求： 傳統(tǒng)設(shè)計中改型設(shè)計多，只能改變現(xiàn)有產(chǎn)品中某些尺寸，或只能消 化某些產(chǎn)品，仿照生產(chǎn)，因此無法實現(xiàn)創(chuàng)新構(gòu)思，使得產(chǎn)品從根本上沒有質(zhì)的飛躍。 因而三維 CAD技術(shù)才是真正意義上的計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)。 Mechanical design 0． 引言 計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶來第三次技術(shù)革命浪潮，隨著計算機(jī)輔助設(shè)計（ CAD）技術(shù)則是計算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中最為活躍的一支。 1． 1 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)所處嚴(yán)峻環(huán)境 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)面臨著極其嚴(yán)酷的外部環(huán)境的挑戰(zhàn)。 1． 4 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中存在的主要問題 由于多品種生產(chǎn)的現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中占有優(yōu)勢比重，因此多品種生產(chǎn)的現(xiàn)狀可以看作機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀的一面鏡子。 軟件系統(tǒng)是計算機(jī)輔助 設(shè)計技術(shù)的核心 , 它決定了系統(tǒng)所具有的功能。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計的過程，采用單一知識領(lǐng)域的符號推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問題。 以下是對二維 CAD系統(tǒng)和三維 CAD系統(tǒng)的分析比較： (1)三維 CAD系統(tǒng)的核心是 產(chǎn)品 的三維模型。 裝配零件更加直觀 在裝配過程中 ,資源查找器中的 裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系 ,若裝配不正確即予以顯示 ,另外 ,零件還可以隱藏 ,在隱藏了外部零件的時候 ,可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。 5． CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用 零件與裝配圖的實體生成 零件的實體建模。 實體裝配圖的生成。 CAD技術(shù)在解決造型問題后 ,才能由 CAE解決設(shè)計的合理性、強(qiáng)度、剛度、壽命、 材料 、結(jié)構(gòu)合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態(tài)特性等。并具有推理功能 ,使設(shè)計新手也能做出好的設(shè)計來 ,現(xiàn)代設(shè)計的核心是創(chuàng)新設(shè)計 ,人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到 CAD技術(shù)中 ,用智能設(shè)計、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性 指導(dǎo) 解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計制造 ,這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。它是各國標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，是工程設(shè)計中的重要依據(jù)。 CAD技術(shù)不是孤立的。因此應(yīng)用著必須要提高自己的繪圖速度，當(dāng)然前提是要熟悉 AutoCAD 2021中基本操作命令和快捷圖標(biāo)的使用，并通過大量繪圖來練習(xí)基本操作命令?，F(xiàn)在已有一些標(biāo)準(zhǔn)，如解決異構(gòu)系統(tǒng)平臺的 XML和XML3D，以及解決三維圖形、圖像在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸共享的 VRML標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺，已經(jīng)為我們在互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架下，建立協(xié)同設(shè)計和協(xié)同 工作的環(huán)境打下了基礎(chǔ)。 智能化的結(jié)果也使得計算機(jī)更有人情味。目前，參數(shù)化特征模型的傳輸還是一個世界難題，在 STEP標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，相信這一點能有所突破。智能 CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ) ,進(jìn)行統(tǒng)一 管理 ,而實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。所以 ,僅有基本體系還不能完全滿足機(jī)器零件三維實體造型的要求。三維 CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計方法 ,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛 擬設(shè)計、運動方針和優(yōu)化設(shè)計等 ,保證了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。 可見，三維 CAD系統(tǒng)有其自身巨大的優(yōu)越性，隨著計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的發(fā)展，性能價格比的不斷提高，這種優(yōu)越性會越來越明顯 4． 三維 CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的優(yōu)點 通過實際應(yīng)用三維 CAD系統(tǒng)軟件 ,筆者體會到三維 CAD系統(tǒng)軟件比二維 CAD在機(jī)械設(shè)計過程中具有更大的優(yōu)勢 ,具體表現(xiàn)在以下幾點 : 零件設(shè)計更加方便 使用三維 CAD系統(tǒng) ,可以裝配 環(huán)境 中設(shè)計新零件 ,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設(shè)計新零件 ,既方便又快捷 ,避免了單獨設(shè)計零件導(dǎo)致裝配的失敗。這種以 投影原理為基礎(chǔ)的工程圖能夠表達(dá)的零件的復(fù)雜性幾乎是無限的，人類近二百年來的實踐充分證明了工程圖表征零件的合理性。 21世紀(jì)， ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時代制造業(yè)對 市場 變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。 CAD 系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。生產(chǎn)技術(shù)和現(xiàn)代制造系統(tǒng)適應(yīng)產(chǎn)品變化和產(chǎn)量變化所具有的一種效率。 要加快我國整體經(jīng)濟(jì)水平的提高和發(fā)展、提高制造業(yè)企業(yè)的競爭力 ,企業(yè)信息化建設(shè)是一個有效而非常重要的手段 ,而 CAD 技術(shù)是制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ) ,更是企業(yè)全面信息化的基礎(chǔ) ,所以采用 CAD 技術(shù)是企業(yè)進(jìn)行全面信息化建設(shè)的第一步。 從而挖掘 CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的作用。所以人們開始向三維設(shè)計方向發(fā)展，三維 CAD技術(shù)也符合人的設(shè)計思維習(xí)慣， 整個設(shè)計過程可以完全在三維模型上討論，直觀形象。而三維 CAD技術(shù)在方案設(shè)計階段，充分利用專家系統(tǒng)及現(xiàn)代科技新理論，建立多種機(jī)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)型對 比，立體感強(qiáng)、效果逼真，更能激發(fā)設(shè)計人 員的新構(gòu)思。 二 、 課題研究的主要內(nèi)容 ： 從制造到創(chuàng)造是任何國家都要經(jīng)歷的一個發(fā)展過程，隨著中國機(jī)械行業(yè)的不斷壯大，越來越多的設(shè)計者要從中國制造，而創(chuàng)造就不再是為了解剖或生產(chǎn)某一個零部而設(shè)計，而是整體設(shè)計整個產(chǎn)品，單純二維技術(shù)是不夠的，三維自然必不可少。它集數(shù)值計算、仿真模擬、幾何模型處理、圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等方面的技術(shù)為一體，把抽象的、平面的、分離的設(shè)計對象具體化、形象化，它能夠通過“虛擬現(xiàn)實”技術(shù)把產(chǎn)品的形狀、材質(zhì)、色彩，甚至加工過程淋漓盡致地表現(xiàn)出來，并能把產(chǎn)品的設(shè)計過程，通過數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)系統(tǒng)化和規(guī)范化。這些嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)可歸結(jié)為： (1)科學(xué) 技術(shù)高速發(fā)展； (2)傳統(tǒng)資源漸見枯竭； (3)買方市場日益強(qiáng)化。多品種生產(chǎn)存在的問題，實際上反映了整個機(jī)械工業(yè)存在的問題。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的作用 機(jī)電一體化機(jī)電 075 沈輝 6 2． 2 CAD技術(shù)的發(fā)展 CAD(Computer Aided Design)是 計算機(jī) 輔助設(shè)計的英文縮寫，是利用計算機(jī)強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計算機(jī)繪圖等技術(shù)結(jié)合起來，盡可能多地使計算機(jī)參與方案決策、性能分析等常規(guī)設(shè)計過程，借助計算機(jī)的支持，設(shè)計效率有了大大地提高。它所表達(dá)的幾何體信息越來越完整和準(zhǔn)確，能解決 “設(shè)計 ”的范圍越廣。整個機(jī)器裝配模型完成后還能進(jìn)行運動演示 ,對于有一定運動行程要求的 ,可 檢驗 行程是否達(dá)到要求 ,及時對設(shè)計進(jìn)行更改 ,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。 CAD的三維建模方法有三種 ,即線框模型、表面模型和實體模型。在零件實體構(gòu)造完成后 ,利用機(jī)器運動分析過程 中的資料 ,在運動的某一位置 ,按各零件所在的坐標(biāo)進(jìn)行 “ 裝配 ”, 這一過程可用 CAD軟件的三維編輯功能實現(xiàn) 。 6． CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢 CAD前沿技術(shù) 圖形交互技術(shù) CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具 ,務(wù)求 易學(xué)好用 ,得心應(yīng)手。 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在 CAD中已開始應(yīng)用 ,設(shè)計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品 ,可以從人機(jī)工程學(xué)角度檢查設(shè)計效果 ,可直接操作模擬對象 ,檢驗 操作是否舒適、方便 ,及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運動機(jī)構(gòu)的碰撞等問題 ,及早看到新產(chǎn)品的外形 ,從多方面評價所設(shè)計的產(chǎn)品 .虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機(jī)的過程 .虛擬制造用虛擬原型取代 物理 原型進(jìn)行加工、測試、仿真和分析 ,以評價其性能 ,可制造性、可裝配性、可維護(hù)性和 成本 、外觀等 ,基于虛擬樣機(jī)的試驗仿真分析 ,可以在真實產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題 ,從而降低產(chǎn)品成本 .虛常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的作用 機(jī)電一體化機(jī)電 075 沈輝 9 擬制造、虛擬工廠、動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為 CAD技術(shù)在 電子