淺談計算機輔助設計技術在機械設計中的應用

1、342011年12月刊計算機工程應用技術信息與電腦ChinaComputer&Communication計算機輔助設計技術主要應用計算機的強大數值計算能力與圖形處理能力，協(xié)助工程技術人員，對產品或者工程進行設計、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計技術（CAD），已經在航空航天、建筑、機械、化工、電子以及能源交通等領域廣泛應用，提高了產品的設計效率與設計質量。1.計算機輔助設計技術在機械設計中的優(yōu)勢1.

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

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

4、產品。1.3便于零件設計與修改利用計算機輔助設計軟件，可以實現在裝配環(huán)境下的新零件設計，也可根據相鄰零件的形狀、位置等設計新零件，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，減少單獨設計而產生的錯誤或者不兼容。例如，在裝配環(huán)境下，根據箱體形狀以及具體要求，快速、準確地設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計，就會在資源查找器中列出已經完成零件的命令，只要點擊相應命令，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提高機械產品的設計質量隨著機械技術的不斷發(fā)展，機械產品逐漸與信息技術有機結合，再加上應用計算機輔助設計技術及CIMS技術，提高了產品的設計水平。通過計算機輔助設計技術，例如設計優(yōu)化、分析有限元受力情況等，確

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

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

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

9、來發(fā)展趨勢。另外，還應充分認識到注塑模具的冷卻系統(tǒng)、模具結構、頂出系統(tǒng)以及成型零件工件尺寸的設計，提高模具設計的快捷性、準確性。2.3機械系統(tǒng)參數機械系統(tǒng)參數是機械設計的一部分。例如，分析并計算全液壓推土機的行駛靜壓驅動系統(tǒng)參數，可通過VB6.0平臺應用計算機輔助設計技術。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、參數校核、系統(tǒng)效率等等。2.4機器人機器人設計是機械設計的綜合體現。例如，在應用ProE動

10、態(tài)仿真原理的基礎上，利用CAD計算機輔助設計，憑借SCARA機器人的速度快、精準度高、反應靈敏等特點，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構。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計是未來機械設計的發(fā)展方向[J].甘肅科技.2005（12）[2]孫惠芳.CAD技術在當代機械制造業(yè)中的運用與研究[

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

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

13、協(xié)助工程技術人員，對產品或者工程進行設計、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計技術（CAD），已經在航空航天、建筑、機械、化工、電子以及能源交通等領域廣泛應用，提高了產品的設計效率與設計質量。1.計算機輔助設計技術在機械設計中的優(yōu)勢1.1與人腦思維相適應機械設計師在進行設計時，一般是先構思、后表達，由于在腦海中構造的產品形狀是立體的，因此通過三維實體模型反映產品的真實幾何形狀，更利于思維的表達。這樣，機

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

15、提高設計效率。在使用計算機輔助設計的三維CAD系統(tǒng)時，開發(fā)全新機械設計，只需要對其中的部分零件重新設計與制造即可，而更多的零部件設計可以應用以往信息，這樣極大提高機械設計的效率，降低設計難度。另外，計算機輔助設計系統(tǒng)的變型設計能力極強，可以實現快速重構功能，獲得全新機械產品。1.3便于零件設計與修改利用計算機輔助設計軟件，可以實現在裝配環(huán)境下的新零件設計，也可根據相鄰零件的形狀、位置等設計新零件，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，減少單獨設計而產生的錯誤或者不兼容。例如，在裝配環(huán)境下，根據箱體形狀以及具體要求，快速、準確地設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計，就會在資源查找器中列出已經完成零件的命令，只要點擊相應命令，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提高機械產品的設計質量隨著機械技術的不斷發(fā)展，機械產品逐漸與信息技術有機結合，再加上應用計算機輔助設計技術及CIMS技術，提高了產品的設計水平。通過計算機輔助設計技術，例如設計優(yōu)化、分析有限元受力情況等，確保產品的設計質量。另外，一些大型企業(yè)的數控加工工作日益完善，再加上計算機輔助設計技術的配合，在機械零件加工方面的效果良好，提高產品應用質量。通過三維機械設計，既可準確描述

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

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

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

21、一部分。例如，分析并計算全液壓推土機的行駛靜壓驅動系統(tǒng)參數，可通過VB6.0平臺應用計算機輔助設計技術。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、參數校核、系統(tǒng)效率等等。2.4機器人機器人設計是機械設計的綜合體現。例如，在應用ProE動態(tài)仿真原理的基礎上，利用CAD計算機輔助設計，憑借SCARA機器人的速度快、精準度高、反應靈敏等特點，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構。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計是未來機械設計的發(fā)展方向[J].甘肅科技.2005（12）[2]孫惠芳.CAD技術在當代機械制造業(yè)中的運用與研究[J].企業(yè)技術開發(fā)（下半月）.2011（5）[3]史召峰、朱家誠.機械設計中基于VB的計算機輔助設計應用[J].電腦技術與技術.2010（13）[4]朱有為、蔡益宇.CA

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