计算机辅助机械产品设计0901-5-6
计算机辅助机械产品设计0901-5-1
第五章机械产品设计过程中的软件应用计算机技术在软硬件两个方面的发展，极大地促进着机械产品设计的数字化、数据化方法与技术的发展。
尤其是计算机图形处理技术、显示技术、动态技术等等的进展，大大的提高了以形象化、图形化为根本表达形式的机械产品设计的计算机化处理水平。
随着脑科学、语言学与符号学、人工智能等科学技术的研究进展，计算机对语言的逻辑推理能力的提高，对语言文字和图形之间的变换能力的提高，对图形操作处理随心而动的能力的提高等，计算机对机械产品设计的作用会更加强大和自如。
特别是机械设计整个过程的连续性、自动化水平会有长足的发展。
在当前的软硬件条件下，计算机在机械产品设计的过程中的作用，主要体现在设计的某些阶段或环节上的运用。
通俗的说就是定点应用。
最主要的和应用最广泛的在两个方面，一个是以语言、文字和符号为表达方式的抽象问题的计算机处理，以信息检索、逻辑推理与处理为主。
它以计算机编码（所指、定义、规定、设定、对应之意）和逻辑代数（推理）为基础，对语言文字类型的问题进行处理。
典型表现是市场调查与需求分析、产品定义等环节的文字与数据（自然、传统意义下的）处理、数据挖掘等。
另一个是以图形（二、三维）为表达方式的形象问题的计算机处理。
它以计算机的图形显示（点阵与像素）和集合论、向量与矩阵、坐标与函数等为基础。
对各种图形进行处理，色、影与光的处理技术大大加强和丰富了计算机对图形的表现力，使得计算机的输出在人的视觉下可以以假乱真。
图形处理技术促使计算机在机械产品设计的概念确认直到产品实现阶段，发挥了人们以前不可想象的程度。
尤其是三维动态技术、图形装配技术、三维到二维的图形自动生成技术等，大大大提高了设计效率和设计成功率。
通过人机的交互，大大补偿了人类对空间问题思维的局限性，提高了对图形的想象力和创造性。
当前的计算机处理技术在对语言、文字、符号和图形之间的转换方面还需要极大的努力。
本着应用的观点，下面主要对机械产品设计中涉及到的图形的计算机处理软件进行论述，与文字、符号及其和图形的混合处理将在软件开发中简介。
机械设计制造与计算机辅助技术结合应用
机械设计制造与计算机辅助技术结合应用1. 引言1.1 背景介绍随着科技的不断进步与发展，机械设计制造和计算机辅助技术的结合应用已经成为一个热门话题。
传统的机械设计制造过程中，通常需要大量的人力和物力投入，在设计、生产和测试过程中存在着诸多不足和挑战。
而计算机辅助技术的快速发展却为解决这些问题提供了新的可能性。
计算机辅助技术的应用范围越来越广泛，从CAD软件、CAM软件到虚拟现实技术和人工智能，都为机械设计制造提供了更加高效、精准的解决方案。
通过计算机辅助技术，设计师可以快速完成复杂的设计图纸，生产工人可以通过数控加工实现高精度加工，工程师可以利用模拟软件进行产品测试和优化。
这些技术的结合不仅提高了生产效率，降低了生产成本，还使得产品质量得到更好的保障。
在这样一个背景下，研究机械设计制造与计算机辅助技术的结合应用变得愈发重要和必要。
通过深入探讨两者之间的关系，可以更好地引领未来的制造发展，推动产业升级，促进经济发展。
【2000字内容到此结束】。
1.2 研究意义机械设计制造与计算机辅助技术结合应用的研究意义在于推动传统机械设计制造行业向数字化、智能化方向发展，提高生产效率、产品质量和竞争力。
通过将传统机械设计制造与计算机辅助技术相结合，可以实现自动化设计与制造、虚拟仿真与实际验证、数据共享与协同设计等一系列优势。
这不仅可以缩短产品设计周期、降低开发成本，还能够提高产品质量、增加创新性，满足市场对个性化、定制化产品的需求。
结合应用还可以带动产业升级，促进技术创新及产业转型，提高企业核心竞争力。
研究机械设计制造与计算机辅助技术的结合应用具有重要的理论和实践意义，对推动制造业转型升级，促进经济社会可持续发展具有积极意义。
1.3 研究内容研究内容主要包括以下几个方面：我们将通过分析机械设计制造的发展历程，探讨其在不同历史阶段的演变及特点，从而深入理解机械设计制造的本质和内涵。
我们将重点研究计算机辅助技术在机械设计制造领域中的应用情况，并分析其在提高生产效率、优化设计方案、降低成本等方面的作用和价值。
计算机辅助机械产品设计0901-1_3
第一章机械产品CAD概要1.1综述1.2机械产品及设计过程概要1.3计算机与软件概要关于计算机问题，是本教程探讨问题的又一个基点。
只有仔细了解了“电脑”的性能与特点，才能更好的理解与运用它来进行辅助设计工作。
话得从头说起，计算机是由电子技术与自动计算技术发展演变而来的，预置指令系列的思想是计算机广泛应用的关键。
通过机器控制的自动化历程，可以窥见按照二进制方式进行自动化运行的电子计算机器的本质特点。
这对学习计算机及其高级语言（控制运行的指令描述与表达），对于学习理解机械产品设计中的软件应用与开发有极好的促进作用。
原因在于最基本的出发点是计算和语言问题。
计算需要数据和算符（运算器），而数据在计算机语言中就体现为数据类型及其说明（存储器）。
数据的具体计算需要一个过程，在计算机语言中体现为程序（函数、过程等）。
显然这些都需要控制（控制器），在计算机语言中则体现为语言描述的语法控制结构。
下面就会感觉到存储器的作用，将要处理的数据及其算法、中间结果、最终结果等等，都需要存储以备重用。
当然，最重要的还有计算速度对预先存储提出的要求。
按照认知与思维的观点，依据知识的积累与概念的层次性观点，对非计算机专业的使用者来说，或说对机械设计者来说，快速回顾电子技术及其自动化的历程，对计算机及应用问题的理解会有很大的帮助。
这也提供了一种知识补充的快速通道及其线索。
简单说来，人们从发现自然界中的摩擦生电，并由静止的电荷产生的电场的研究，进一步发现了运动电荷产生的电流、电场、磁场。
从磁石召铁，琥箔拾芥，到磁场可以感应出电场、电流的现象；从电动机到无线电通讯；从电子管到超大规模集成电路的应用，从模拟信号技术到数字信号技术，都记载着人类智慧的结晶。
这里要注意运用信息处理与控制理论观念、基本概念与基本原理来浏览这些演变。
模拟信号工作在晶体管的线性区，既不能进入截止区或饱和区。
数字信号则工作在截止区，利用晶体管的开关特性实现了二进制的工作方式，从模拟信号到达了数字信号处理。
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5.2软件应用方法综述软件应用方法综述是想探讨随着软件产品的改版、新用途软件的出现等带来的软件培训、软件操作等方面的共性问题，以便可以找到通用的方法来提高新软件的掌握效率、应用效益等。
软件应用方法的跟本，在于对该软件的功能、构造、内部机制及相应问题的计算机处理方式、Windows的操作规则习惯的了解、计算机对用户数据资料的管理与利用方式等。
随着软件的多样性、升级换代的加速，必须找到一种方法、一个切入点，可以在较短的时间内掌握新软件的应用，这就必须对软件的一般构造与特性进行分析，以便提高工作效率，获得更大效益。
机械产品设计过程中的各个环节有众多的商业化软件，而且还会继续出现更多的、更高级的、更自然和人性化、设计全过程的、自动化处理的商业软件，操作与设置会更加自然便利等等。
使用者如何适应这多变的、看起来是不可捉摸的商业软件呢？这就要从计算机的基本操作出发，通过探讨各种软件的基本构造和基本工作原理来掌握一般的使用方法。
掌握Windows的操作，主要表现在如下几个方面。
5.2.1Windows操作系统的工作机理与应用Windows是计算机与使用者之间的桥梁，也就是使用者控制和指挥计算机工作的软件系统，它通过像窗口与菜单类型的控制面板实现与使用者的信息沟通。
使用者对Windows操作系统的学习，应掌握利用菜单/图标等形式与计算机沟通。
从简单的开/关机，桌面资源识别，计算机控制/管理及系统工具、文件/数据资源管理与查询，到应用软件—文字/图形/数据处理/多媒体和娱乐/网络等软件的使用等，都可通过几个基本要点来掌握。
简述如下：1.窗口（Wingdow）识别与布置众所周知，计算机是以文件的形式来管理用户的信息资源的，也就是对有机关联的数据集组成一个称作文件的数据块进行独立表征与存储。
这些所谓的文件，又被用图标的形式、文件夹的形式分门别类的进行组织管理。
尤其是用各种形象化的图标来表征数据内容的自然属性、所属软件等，为用户提供了简洁的识别方法、管理与组织方法等。
计算机辅助机械设计与制造
计算机辅助机械设计与制造随着计算机技术的快速发展，计算机在机械设计与制造领域的应用越来越广泛。
计算机辅助机械设计与制造（Computer-Aided Design and Manufacturing，简称CAD/CAM）已成为现代机械工程领域的核心技术之一。
在这篇文章中，我们将探讨计算机辅助机械设计与制造的优势、应用和未来发展趋势。
一、计算机辅助机械设计计算机辅助机械设计是指利用计算机软件和硬件技术来辅助机械设计师进行设计工作。
与传统手工设计相比，计算机辅助设计具有许多优势。
首先，计算机可以提供更精确的设计结果，减少了设计错误和漏洞的出现。
其次，计算机可以加快设计过程，提高工作效率。
设计师可以通过软件进行三维建模、模拟和分析，从而快速验证设计方案的可行性。
而且，计算机可以提供丰富的工具和功能，如数据库管理、图形编辑和草图生成等，方便设计师进行各种设计任务。
在计算机辅助机械设计中，常用的设计软件有AutoCAD、Solidworks、Pro/Engineer等。
这些软件提供了强大的建模和分析功能，可以满足不同领域的设计要求。
例如，Solidworks是一种广泛应用于机械设计的软件，它可以实现三维建模、装配设计、运动仿真等功能，同时还能生成工程图和报告等输出文档。
二、计算机辅助机械制造与设计相似，计算机辅助机械制造（Computer-Aided Manufacturing，简称CAM）也利用计算机软件和硬件技术来辅助机械制造过程。
计算机辅助制造可以提高生产效率、减少生产成本，并提高产品质量。
在计算机辅助机械制造中，常用的软件有Mastercam、PowerMill、EdgeCAM 等。
这些软件可以根据设计师提供的模型数据和加工参数，生成机械加工路径、工艺路线和加工程序。
根据加工路径，机械设备可以自动进行切削、钻孔、铣削等加工操作。
计算机辅助制造不仅可以提高加工效率，还可以确保产品的精度和一致性。
三、计算机辅助机械设计与制造的应用计算机辅助机械设计与制造广泛应用于各个领域，包括航空航天、汽车、机床、医疗设备等。
计算机辅助概念设计在机械产品中的应用汪秦军吴龙洲
计算机辅助概念设计在机械产品中的应用汪秦军吴龙洲发布时间：2023-06-02T05:49:48.457Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：汪秦军吴龙洲[导读] 随着科技的日益发展更新，计算机辅助设计在某些区域已经占据主导地位。
传统的机械产品设计一直以来以改型为主，这样只能改变原来产品的尺寸大小，仿造其产品生产，并不能改变产品的本质，所以这样得不到质的飞跃。
这就需要一些科学技术去完成它。
而三维立体CAD技术就是充分利用了科学、精密的系统级现代技术的新理念，可以建立多种构造进行对比，效果完美、立体逼真。
益阳市航艺新能源科技有限公司摘要：随着科技的日益发展更新，计算机辅助设计在某些区域已经占据主导地位。
传统的机械产品设计一直以来以改型为主，这样只能改变原来产品的尺寸大小，仿造其产品生产，并不能改变产品的本质，所以这样得不到质的飞跃。
这就需要一些科学技术去完成它。
而三维立体CAD技术就是充分利用了科学、精密的系统级现代技术的新理念，可以建立多种构造进行对比，效果完美、立体逼真。
关键词：计算机辅助设计；机械产品设计；CAD技术引言以知识为基础的新产品竞争是当前全球化制造环境下各个企业技术竞争的核心。
一个新的机械设计产品在功能、原理、布局、形状、结构、人机操作、外观设计和工艺等任意一个方面的创新，都直接影响机械产品的整体特性，最终影响机械产品的市场竞争力。
目前，大部分机械产品创新主要是对过去的相关经验与知识进行分解、组合，实现新的使用功能，创新性是衡量机械产品开发成功与否、是否具有市场发展前景和竞争力的基本要素，国内外目前都将机械产品的创新能力作为产品开发的重要组成部分。
在机械产品设计过程中，产品的概念设计是突出表现机械产品创新性的主要阶段。
大量实践结果表明，机械产品的创新性主要来自概念设计阶段所涉及的功能、原理、形态和结构等方面，因此，机械产品的概念设计对于实现机械产品的创新性十分重要。
在机械产品的概念设计阶段，对机械产品的需求进行详细分析，尽可能识别并且表现出机械产品的设计需求，在后期详细设计阶段，基于计算机完成对大量繁琐的具体设计要求进行计算，明确机械设计产品的尺寸设计方案、形状、工艺要求和结构等，因此，基于计算机辅助概念设计可以对创新性要求较高的机械产品设计原理和构思进行优化。
计算机辅助机械设计软件的研发与应用
计算机辅助机械设计软件的研发与应用近年来，随着计算机技术的快速发展，计算机辅助机械设计软件已经成为现代机械设计中不可或缺的一部分。
这些软件通过将传统的机械设计工作与计算机技术相结合，使得设计师们能够更加高效地完成各种机械产品的设计任务。
本文将探讨计算机辅助机械设计软件的研发与应用，并分析其在现代机械设计中的重要性。
首先，计算机辅助机械设计软件的研发是基于现代计算机技术的发展而来的。
随着计算机硬件性能的提升和软件算法的不断改进，设计师们可以利用这些软件进行更加精确和复杂的机械设计工作。
例如，设计师们能够通过三维建模技术创建具有复杂形状的零部件，并进行虚拟装配和运动模拟，以验证设计的可行性。
此外，计算机辅助机械设计软件还能够进行材料力学和热力学等复杂的分析计算，为设计师们提供更加全面和准确的设计指导。
其次，计算机辅助机械设计软件的应用极大地提高了机械设计的效率和质量。
相比传统的手工设计方法，计算机辅助机械设计软件具有更高的速度和精度。
设计师们可以通过快速建模和参数化设计功能快速创建各种设计方案，并通过模拟和优化分析来选择最佳方案。
此外，计算机辅助机械设计软件还能够自动生成相关的图纸和技术文件，极大地减少了设计师们的繁琐工作。
这些软件不仅提高了机械设计的效率，还大大减少了设计错误的发生，保证了设计质量的提高。
另外，计算机辅助机械设计软件在各个行业中的应用也十分广泛。
无论是汽车制造业、航空航天工业还是工业设备制造业，都离不开这些软件的支持。
例如，在汽车制造业中，设计师们可以使用这些软件进行车身结构优化、安全性分析和碰撞模拟等工作，以保证汽车在各种情况下的安全和性能。
在航空航天工业中，设计师们可以使用这些软件进行飞机的气动外形优化和复杂系统仿真，以提高飞机的性能和可靠性。
在工业设备制造业中，设计师们可以使用这些软件进行机械结构的强度和刚度分析，以确保设备在各种工况下的正常工作。
总之，计算机辅助机械设计软件已经成为现代工业设计的基础工具，不仅提高了设计效率，而且保证了产品质量。
《计算机辅助产品设计》教学大纲.docx
《计算机辅助产品设计》课程简介课程内容：《计算机辅助产品设计》是艺术设计专业产品造型设计方向专业选修课。
课程内容包括: Rhinoceros介绍、Rhino 3D常用建模方法介绍、Rhino 3D中的点和线、Rhino 3D中的面。
课程任务主要是：使学生熟悉Rhino3D的工作界面，掌握Rhino3D的功能与操作方法，尤其是掌握运用NURBS技术进行精确的曲面建模的思想方法。
能够通过Rhino3D将学生的设计方案真实地表达出来，进而提高在产品设计中进行复杂造型的能力。
Computer aided product design is a selected course of art design in the direction of product style design. The contents of the course include: introduction of Rhinoceros, introduction of Rhino 3D modeling methods, points and lines of Rhino, surface of Rhino 3D. the main task of the course is: to familiarize students with Rhino3D work interface, function and operation method of mastering Rhino3D, especially master using NURBS surface modeling technology for accurate ways of thinking. Through the Rhino3D students will design and express the design, and then improve the product design for complex modeling ability.《计算机辅助产品设计》课程教学大纲一、教学内容第一章Rhinoceros介绍Rhinoceros与其它三维软件的比较Rhino 3D基本操作界面介绍教学难点：Rhino 3D基本操作界面介绍。
计算机辅助机械设计
2021/9/23
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14.3.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的程序设计
1.程序编制任务和说明
（1）已知条件:传递功率P、传动比i、小齿轮转速n1 、原动 机工作情况和工作机械的载荷特性
（2）可选齿轮材料:45钢正火、45钢调质、40Cr调质、
35SiMn调质四种牌号
（3）模数和齿数:标准模数m按GB1357—1987第一系列选择，
司的外部设备，如绘图机、打印机、磁带机等，同时 接出许多用户工作站及字符终端
主机系统
2021/9/23
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2.小型机系统（Minicomputer-based system）
这种系统与上图所示的主机系统在形式上非常类似，只不过用 小型机或超小型机代替主机，用户工作站数量较少，一般在4～6个。 这种小型机大都具有32位字长，操作系统采用虚拟存储技术，成本 低、体积小，便于操作使用。后来用超小型机在速度、精度、存储、 计算能力等方面完全满足了复杂CAD/CAM的要求
CAD）技术是电子信息技术的一个重要组成部分
这一新兴学科能充分运用计算机高速运算和快速绘
图的强大功能为工程设计及产品设计服务，彻底改变了
传统的手工设计绘图方式，极大地提高了产品开发的速
度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸
它把计算机所具有的运算快、计算精度高、有记忆、
逻辑判断、图形显示以及绘图等特殊功能与人们的经验、
取2～50mm。小齿轮齿数z1 =20～30，共输出11种参数不同的方 案，可根据实际需要选择
（4）设计准则:按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳
强度校核
（5）设计要求:双向传动的单级外啮合渐开线标准直齿圆柱
齿轮闭式软齿面传动的设计计算
机械设计中的计算机辅助
机械设计中的计算机辅助在当今的机械设计领域，计算机辅助技术的应用已经成为不可或缺的一部分。
它极大地改变了传统机械设计的方式和流程，提高了设计效率和质量，为机械行业的发展带来了前所未有的机遇。
计算机辅助设计（CAD）是计算机辅助技术在机械设计中最常见的应用之一。
过去，设计师们主要依靠手工绘图来表达设计思路，这不仅费时费力，而且修改起来非常困难。
而 CAD 软件的出现，使得设计师们可以在计算机上直接进行三维建模，能够直观地看到设计的产品在各个角度的形态。
通过 CAD 软件，设计师可以轻松地修改设计参数，快速生成新的设计方案。
例如，如果需要改变一个零件的尺寸，只需在软件中修改相应的数值，整个模型就会自动更新，大大提高了设计的灵活性和效率。
计算机辅助工程（CAE）在机械设计中也发挥着重要作用。
CAE 可以对设计的机械产品进行力学分析、热分析、流体分析等。
在产品设计的早期阶段，通过 CAE 分析可以预测产品在实际使用中的性能，发现潜在的问题，并进行针对性的改进。
比如，在设计一款汽车发动机的缸体时，通过CAE 软件可以分析其在高温、高压下的应力分布情况，从而优化缸体的结构，提高其可靠性和耐久性。
此外，计算机辅助制造（CAM）技术将设计与制造紧密地联系在一起。
CAM 软件可以根据 CAD 模型生成数控加工程序，直接控制机床进行加工。
这不仅提高了加工精度和效率，还降低了生产成本。
传统的加工方式往往需要依靠工人的经验和技能来保证加工质量，而 CAM 技术则能够实现加工过程的标准化和自动化。
在机械设计中，计算机辅助技术还促进了协同设计的发展。
不同地区的设计师可以通过网络平台共同参与一个项目的设计。
他们可以实时交流、共享设计数据，大大提高了团队的协作效率。
比如，一家跨国公司的机械设计团队，分布在世界各地的设计师可以同时对一个产品进行设计和优化，及时解决设计过程中出现的问题。
同时，计算机辅助技术也为机械设计的创新提供了有力支持。
《计算机辅助工业设计》综合课程设计教学大纲
《计算机辅助工业设计》综合课程设计教学大纲周时：12周学分：2先修课程：工程制图、计算机三维艺术设计、机械设计、工业产品造型设计大纲撰写人：黄智一、课程性质和任务：机械专业的学生应用所学知识结合计算机辅助工业设计知识，在计算机上设计某种新型机电产品，包括进行产品技术、结构、功能、造型、色彩的创意设计，对所设计产品某个方案进行用户及市场前景分析，用3D软件进行该产品的建模和渲染，打印详细的彩色产品设计方案效果图，编写该产品设计说明书，培养和训练学生一定的机电产品设计创新能力。
二、任务和要求课程设计要求学生根据所给任务书，应用相关专业知识，利用所掌握的资料，完成下列工作：1、确定题目、制定计划（1）第1－2周资料收集：根据设计题目广泛收集相关资料第3－4周设计构思：进行方案的技术、结构、功能、外形等初步设计分析，绘制方案设计草图（2）第5－9周建模设计：详细的产品部件三维建模及渲染设计（3）第10－12周撰写报告：按照报告格式要求认真撰写。
2、分析资料、确立概念（1）有关该产品使用环境的资料（2）有关该产品使用者的资料（3）和该产品相关人体工程学资料（4）该产品用途、功能相关资料（5）该产品机电技术相关资料（6）该产品相关新型材料资料（7）相关的其它各种技术资料3、设计构思、解决问题进行草图方案的构思设计，解决基本的技术、结构、功能的实现问题4、建模设计、优化方案应用相关专业知识和资料，将构思方案转换为具体的形象。
它是以分析、综合后所得出的能解决设计问题的初步设计方案为基础，主要工作包括：基本功能设计、使用性设计、生产机能可行性设计即功能、形态、色彩、质地、材料、结构、技术等方面。
产品形态要以尺寸为依据，对产品设计的各个方面都要给予关注。
用三维建模和渲染图片来表达。
5、设计制图、编写报告（1）设计制图包括外形尺寸图、零部件详图以及组合图等二维、三维图形。
设计制图为以后的工程结构设计提供依据，也是对外观造型的控制。
基于计算机辅助技术的机械工程设计
基于计算机辅助技术的机械工程设计近年来，计算机辅助技术在各个领域中得到了广泛应用，机械工程设计也不例外。
计算机辅助设计（CAD）已成为现代机械工程师必备的工具之一，它为机械工程设计带来了巨大的便利和效率提升。
在本文中，我们将探讨基于计算机辅助技术的机械工程设计的重要性、应用领域以及带来的好处。
一、计算机辅助技术在机械工程设计中的应用计算机辅助技术在机械工程设计中的应用广泛而多样。
首先，CAD软件可以帮助工程师快速绘制和修改设计图纸。
传统的手工绘图需要耗费大量时间和精力，而CAD工具提供了各种快捷操作和自动化功能，使得机械工程师能够更加高效地完成设计任务。
其次，计算机辅助技术还可以进行三维模型的建模和仿真。
通过CAD软件，设计师可以将机械部件、装配体以及整个机械系统以三维模型的形式呈现出来，并进行各种仿真和分析。
这些仿真可以帮助设计师检测潜在的问题，优化设计，并预测物体的性能和行为。
此外，计算机辅助技术还支持机械工程设计中的结构优化和参数化设计。
通过CAD软件，设计师可以进行结构拓扑优化，通过自动化算法找到最佳的结构形态，使得设计更加轻量化和节能。
参数化设计则可以通过设定特定的参数，自动化地生成一系列不同版本的设计方案，帮助设计师进行比较和选择。
二、基于计算机辅助技术的机械工程设计的好处基于计算机辅助技术的机械工程设计带来了许多好处。
首先，它可以大大提高设计效率。
通过自动化功能和快捷操作，CAD软件大大减少了绘图和修改的时间，使得设计师能够更集中地进行创新和优化。
其次，计算机辅助技术提供了更好的设计可视化和沟通。
通过三维模型的呈现，设计师和相关人员可以更清晰地了解设计方案，减少了误解和沟通障碍。
另外，CAD软件还支持多种文件格式的导出，方便与合作伙伴进行信息交流和共享。
此外，计算机辅助技术的应用也使得机械工程设计更加精确和可靠。
CAD软件提供了高精度的绘图和建模工具，可以避免手工绘图中的误差和不精确，保证设计的准确性。
计算机辅助技术与机械设计制造的结合
计算机辅助技术与机械设计制造的结合随着科技的不断发展，计算机辅助技术（Computer-Aided Technology，简称CAT）在机械设计制造领域发挥着越来越重要的作用。
CAT技术借助计算机软件和硬件，为机械设计制造提供了更高效、更精确、更智能的解决方案，推动了机械制造业的发展。
本文将就计算机辅助技术与机械设计制造的结合进行探讨。
CAT技术在机械设计中的应用为创新提供了强大支持。
传统的机械设计通常需要数学计算、手工绘图和物理模型来验证设计方案，这种方式效率低下、成本高昂，且容易出现误差。
而CAT技术通过CAD软件（Computer-Aided Design，计算机辅助设计）可以快速绘制三维模型并进行仿真分析，从而快速验证设计方案的可行性，大大提高了设计效率和准确性。
CAD软件还可以实现参数化设计，根据不同的参数自动生成不同的设计方案，为工程师提供了更多的选择余地，有助于创新突破。
CAT技术在机械制造中的应用为生产提供了更高的精度和效率。
在传统的机械制造中，需要依靠手工操作或者简单的机械设备来进行加工，这种方式易出现误差，加工周期长。
而CAT技术通过CAM软件（Computer-Aided Manufacturing，计算机辅助制造）可以将CAD 设计文件直接转化为数控加工程序，实现高精度、高效率的数控加工。
CAM软件还可以实现多轴联动、自动换刀、自动测量等功能，大大提高了加工精度和效率，降低了生产成本。
CAT技术还可以运用于3D打印技术，通过3D打印机可以将设计文件直接转化为实体模型，为产品的快速原型制作、定制化生产提供了可能。
CAT技术在机械制造中的应用为产品的质量控制提供了更多的手段。
在传统的质量控制中，主要依靠人工抽检或者简单的检测设备来进行检验，这种方式效率低下、容易出现漏检、误检。
而CAT技术通过CAE软件（Computer-Aided Engineering，计算机辅助工程）可以进行产品的CAE分析，对产品进行结构强度、疲劳寿命、流体分析等多方面的检测和预测。
计算机辅助机械产品设计0901-5-6
5.6产品性能优化5.6.1概述在产品概念与方案确定以后，产品性能成为主要设计目标，在此方面计算机辅助软件有长足进展与良好表现。
产品性能优化通常涉及到静态属性、常规形态下的构造所衍生和关联到的多族参数的匹配问题，也就是动态属性，这些问题是大脑思维的弱项，通常借助包括数学、物理、力学、几何模型等在内的脑外辅助分阶段、分层次、分范围、分属性等方式进行综合处理。
而计算机对此确有着先天的优势，特征化、参数化、数字化、计算化、函数化、可视化等成为产品设计中性能优化的主导技术。
尤其是虚拟设计与装配、计算机三维仿真等。
机械产品的设计作为一个复杂的过程，其复杂性体现在许多方面。
除涉及到事实性知识、过程性知识、控制性知识外，机械产品本身的多属性特点，就足以让人的思维对各种性能的评判成为困难。
这各种性能包括零件的、部件的、子系统的、整机的、静态的、动态的、构造的、组合关联的、用户的、使用的、制造的等等。
因此产品性能优化是广泛的、多样的、定性的、定量的，难的就是在构造与几何表征下多属性的匹配问题。
对于产品性能优化就表现出广泛性、多样性的特点。
另一方面，机械产品的性能优化是随着人们对产品和需求的认知而变化的，涉及到人们对机械产品性能优劣相关特性、因素等的理解与评判准则。
一般说来，产品性能优化问题的表达是抽象型的，涉及到产品内在特性（视觉、听觉难于感知），也就是说要运用模型化表达方法。
由于优化的结果一般说来是针对具体产品的，也就是说是具体实在的和定量的。
通常将针对具体产品的具体属性参数，采用数值结果来表达。
涉及到工程工艺参数、整机参数、部件参数、零件参数、运动参数、力学参数等等。
采用参数化方法是自然的选择，而虚拟样机技术为此提供了广阔的平台。
1虚拟样机技术简介人们在产品开发与应用过程中，逐渐认识到这样一个事实：即使机械系统中的每个零部件都是经过优化的，也不能保证整个系统的性能是良好的，即系统级的优化绝不是系统中各部件优化的叠加，而是由各部件组成的整机系统性能优化。
计算机辅助概念设计在机械产品中的应用
计算机辅助概念设计在机械产品中的应用摘要：在机械产品设计过程中,产品概念设计是强调机械产品创新的主要环节。
大量实践成果表明,机械产品的创新主要来自于概念设计阶段所涉及的功能、原理、形式和结构,因此机械产品的概念设计对于实现机械产品的创新非常重要。
在机械产品的概念设计阶段,对机械产品的要求进行详细的分析,尽可能地识别和展示机械产品的设计要求,在下一阶段的详细设计中,根据任务完成了大量的具体设计要求的计算,明确了机械设计产品的设计尺寸、形状、工艺要求和结构,因此,基于概念的计算机辅助设计可以针对机械设计原理和概念的更高创新要求进行优化。
关键词：计算机辅助概念设计；机械产品；应用引言计算机辅助机械产品创新设计属于较为系统化的设计过程,首先是相关技术人员应根据以往研究人员的经验和自己的想象力,打造出能够为我们日常生活提供便利的机械产品,同时,利用市场调研等方式,使产品本身的基本概念形成,技术人员利用当前的科学技术和技术支持,将这一理念转化为实际产品。
如果需要一个特定的操作,那么它也需要比过去更高的安全性和可靠性,此外,还需要对其实际的实用性进行正确的测试,制定安全和维护计划,知道产品在使用后不能使用它自己的手段,这样才能达到最佳的设计优化。
1概念设计的内涵目前,计算机辅助概念中有许多相关的定义,研究人员指出,概念设计首先要明确机械产品设计的具体要求和条件,要求设计人员具备足够的工程知识、专业知识、产品加工和市场运作等方面的知识,最后在机械产品的整个生命周期中制定最优的机械设计方案和决策。
因此,概念设计主要是指根据机械产品生命周期不同阶段的要求建立机械产品功能、功能关闭和子功能结构,以满足工作原理,优化对机械产品功能和结构的要求。
综上所述,计算机辅助概念设计主要包括功能创新、功能分析、功能结构平面设计、工作原理的确定以及功能载波方案的设计。
计算机辅助概念设计是机械产品设计的前提和核心,只有优化概念设计才能将机械产品设计推向更高的水平。
计算机辅助机械产品设计0901-1_4
第一章机械产品CAD概要1.1综述。
1.2机械产品及设计过程概要。
1.3计算机与软件概要1.4计算机辅助机械产品设计概要了解了机械设计的思维过程，又了解了计算机的特性与任务，机械产品设计与计算机融合的问题，就自在其中了。
机械产品设计与计算机融合的问题，涉及到三个方面，一方面是脑外的存在（表现）形式，二是脑内的存在（表现）形式，三是计算机内部的存在（表现）形式。
两种转换，一是大脑内外的转换，二是计算机内外的转换。
两种处理，一是大脑内部的处理，二是计算机内部的处理。
处理对象的形式主要可以用抽象与形象两种形式来表达，抽象主要用语言文字，形象主要用图形图像。
这种形象化的表达与思维在产品设计中称之为艺术性。
这样便有了两个艺术性：一方面是机械产品设计的艺术性，另一方面是软件产品设计的艺术性。
这两种艺术性都需要创造性，都可以发挥个人的智慧，都可以提供创新的产品。
如何将两种艺术性巧妙地进行组合，如何将两种描述方式进行融合与变换，是本教程试图探讨的一个重点。
要想将机械产品及设计过程同计算机融合，要解决的基本问题是如何将机械产品及设计过程转化为数据形式、计算机高级语言描述的形式（计算机的可描述性）等。
同时，还要将计算机的数据表达方式转换成人的感官习惯的认知方式、各个学科习惯的表达方式等。
在这些转换之间有一道鸿沟，这个鸿沟是由双方的语言障碍和双方对问题的处理方式不同造成的。
实际上最基本的是表达目的、内容及其相应的表达形式与表达的载体（表达工具）。
利用计算机所进行的机械产品设计过程，是由人的大脑及肢体行为进行的，其核心是大脑的作用。
通过市场与用户分析，大脑提取了需求参数，通过对提取的主要参数归类，从而形成一个参数结构，该结构的综合特征表达了机械产品的功能。
此后，在功能层级将总功能分解为若干个分功能。
分功能也需要用确切的参数以及由若干个参数构成的结构来表达。
这些参数或结构就构成了机械工程师们的设计子目标，也就是说，语言结构、属性结构、图形结构等的整体表现出了人们需要的功能与目标。
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5.6产品性能优化5.6.1概述在产品概念与方案确定以后，产品性能成为主要设计目标，在此方面计算机辅助软件有长足进展与良好表现。
产品性能优化通常涉及到静态属性、常规形态下的构造所衍生和关联到的多族参数的匹配问题，也就是动态属性，这些问题是大脑思维的弱项，通常借助包括数学、物理、力学、几何模型等在内的脑外辅助分阶段、分层次、分范围、分属性等方式进行综合处理。
而计算机对此确有着先天的优势，特征化、参数化、数字化、计算化、函数化、可视化等成为产品设计中性能优化的主导技术。
尤其是虚拟设计与装配、计算机三维仿真等。
机械产品的设计作为一个复杂的过程，其复杂性体现在许多方面。
除涉及到事实性知识、过程性知识、控制性知识外，机械产品本身的多属性特点，就足以让人的思维对各种性能的评判成为困难。
这各种性能包括零件的、部件的、子系统的、整机的、静态的、动态的、构造的、组合关联的、用户的、使用的、制造的等等。
因此产品性能优化是广泛的、多样的、定性的、定量的，难的就是在构造与几何表征下多属性的匹配问题。
对于产品性能优化就表现出广泛性、多样性的特点。
另一方面，机械产品的性能优化是随着人们对产品和需求的认知而变化的，涉及到人们对机械产品性能优劣相关特性、因素等的理解与评判准则。
一般说来，产品性能优化问题的表达是抽象型的，涉及到产品内在特性（视觉、听觉难于感知），也就是说要运用模型化表达方法。
由于优化的结果一般说来是针对具体产品的，也就是说是具体实在的和定量的。
通常将针对具体产品的具体属性参数，采用数值结果来表达。
涉及到工程工艺参数、整机参数、部件参数、零件参数、运动参数、力学参数等等。
采用参数化方法是自然的选择，而虚拟样机技术为此提供了广阔的平台。
1虚拟样机技术简介人们在产品开发与应用过程中，逐渐认识到这样一个事实：即使机械系统中的每个零部件都是经过优化的，也不能保证整个系统的性能是良好的，即系统级的优化绝不是系统中各部件优化的叠加，而是由各部件组成的整机系统性能优化。
机械系统虚拟样机技术作为一种应用于机械系统设计过程中的高新技术手段，是现阶段解决这类问题较为有效的技术方案之一。
虚拟样机技术（Virtual Prototype Technology）是当前设计制造领域的一门新技术，涉及多体系统动力学、计算方法与软件工程等学科。
它通过计算机软件建立机械系统的三维实体模型与力学模型，利用参数化方法分析和评估系统的性能，从而为物理样机的设计和制造提供合理的参数匹配依据。
虚拟样机技术的主体是被称为机械系统动态仿真的技术，是国际上二十世纪八十年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程（CAE ）技术。
它是一种崭新的产品开发方法，是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法，它从构造、功能和行为上模拟真实产品，支持并行工程方法学。
目前对于虚拟样机的概念还没有一种通用精确的定义，针对不同的研究领域，有不同的定义方法。
从机械工程研究领域的角度出发，Ed P.Andert 等人认为虚拟样机是一种针对测试的对象和物理原型进行的一个虚拟制造和仿真过程，基于虚拟样机技术建立的工程化制造开发模型可以使设计人员访问一个实际物理模型的所有关于机械、物理、外观和功能特性的有关信息。
虚拟样机技术研究的优势主要是机械系统运动学和动力学分析，核心是利用计算机辅助分析技术进行机械系统的运动学和动力学分析，以确定系统及其各构件在任意时刻的位置、速度和加速度，同时，通过求解代数方程组，确定引起系统其各构件运动所需的作用力和反作用力 。
2 虚拟样机技术的相关技术机械系统的种类繁多，虚拟样机分析软件在进行机械系统运动学和动力学分析时，需要融合其他相关技术。
为了能充分发挥不同分析软件的特长，有时可能希望虚拟样机软件可以支持其他机械系统计算机辅助工程（MCSE ）软件，或者反过来，虚拟样机的输入数据可以由其他的专用软件产生。
图5-21给出了虚拟样机技术的相关技术。
虚拟样机的开发和实施涉及以下技术：（1）几何形体的计算机辅助设计（CAD ）技术。
用于机械系统的几何建模与构造实现，或者用来展现机械系统优化构造的仿真分析结果。
在几何建模中，模型主要是二维图形、三维线框和三维实体造型。
几何建模技术还包括不同格式的几何模型间的无损变换；几何模型的渲染技术，主要有表面纹理修饰和光照技术；几何模型的操纵技术，涉及模型的图5-21 虚拟样机及其相关技术坐标变换、立体显示、消隐、透明等（2）有限元分析（FEA）技术。
可以利用机械系统的运动学和动力学分析结果，确定进行机械系统有限元分析所需要的外力和边界条件。
或者利用有限元分析对构件应力、应变和强度进行进一步的分析。
（3）模拟各种各样的软件编程技术。
虚拟样机软件运用开放式的软件编程技术来模拟各种力和动力，例如：电动力、液压力动力、风力等等，以适应各种机械系统的要求。
（4）利用实验装置的实验结果进行某些构件的建模。
实验结果经过线性化处理输入机械系统，成为机械系统模型的一个组成部分。
（5）控制系统设计与分析技术。
虚拟样机可以运用传统的和现代的控制理论，进行机械系统的运动仿真分析。
或者可以应用其他专用的控制系统分析软件，进行机械系统和控制系统的联合分析。
（6）优化分析技术。
运用虚拟样机分析技术进行机械系统的优化设计和分析，是一个重要的应用领域，通过优化设计，确定最佳设计机构和参数值，使机械系统获得最佳的综合性能。
3虚拟样机设计方法的特点同传统的基于物理样机的设计研发方法相比，虚拟样机设计方法具有以下特点：参数化方法使得虚拟样机具有全新的研发模式。
传统的研发方法从设计到生产是一个串行过程，这种方法存在很多弊端。
而虚拟样机技术真正地实现了系统多角度的产品优化，它基于并行工程，使产品在概念设计阶段就可以迅速地分析、比较多种设计方案，确定影响性能的敏感参数，并通过可视化技术设计产品、预测产品在真实工况下的特征以及所具有的响应，直至获得最优工作性能。
虚拟样机使产品的开发设计具有更低的研发成本、更短的研发周期、更高的产品质量。
采用虚拟样机设计方法有助于摆脱对物理样机的依赖。
通过计算机技术建立产品的数字化模型（即虚拟样机），可以完成无数次物理样机无法进行的虚拟试验（成本和时间条件允许），从而无需制造及试验物理样机就可获得最优方案，因此不但减少了物理样机的数量，而且缩短了研发周期、提高了产品质量。
降低了开发成本与风险。
虚拟样机技术是实现动态联盟的重要手段。
目前世界范围内广泛地接受了动态联盟的概念，即为了适应快速变化的全球市场，克服单个企业资源的局限性，出现了在一定时间内，通过Internet 临时缔结成的一种虚拟企业。
为实现并行设计和制造，加盟企业之间产品信息的敏捷交流尤显重要，而虚拟样机是一种数字化模型，通过网络输送产品信息，具有传递快速、反馈及时的特点，进而使动态联盟的活动具有高度的并行性。
4虚拟样机技术的实现虚拟样机技术在工程中的应用是通过界面友好、功能强大、性能稳定的商品化虚拟样机软件实现的。
目前比较有影响的产品包括美国机械动力学公司MDI的ADAMS，比利时LMS公司的DADS，德国航天局的SIMPACH，俄罗斯航天工业尖端技术EULER以及韩国FunctionBay公司开发出的新一代动力学仿真软件RecurDyn等。
在虚拟样机领域最具领先地位的软件是MDI的ADAMS，它是建立在多体动力学基础上大型机械系统自动动力学分析软件。
因此，熟悉多体动力学理论对于软件使用是相当重要的。
多体系统动力学是通过将机械系统划分为若干个自由刚体或弹性体，采用广义坐标，应用拉氏方程确立其力学行为的。
这种处理方法极大地方便了软件使用者的各种要求。
5虚拟样机技术的工程应用传统的机械设计与制造，从概念设计开始经过方案论证、产品设计，直到制造物理样机来验证设计。
如果通过物理样机实验发现缺陷，便进行修改设计，并重复以上步骤，直至获得满意的产品为止。
通过周而复始的设计－实验－设计的过程，产品才能达到要求。
这一过程是漫长的。
虚拟样机技术可以使产品设计人员在各种虚拟环境重复地模拟产品的运动及受力情况，对于设计中的缺陷和不足，利用软件可以很方便地做出修改，快速分析多种设计方案，进行对物理样机而言难以进行或根本无法进行的实验，直到获得系统及的优化设计方案。
虚拟样机技术在国外已得到广泛应用，涉及汽车制造业、工程机械、航天航空业、造船业、国防工业、通用机械制造业、人机工程、生物力学以及工程咨询等领域。
1）汽车制造方面，一家卡车制造公司在研制新型柴油机时，发现点火控制系统的链条在转速达到每分钟6000转时运动失稳并法生振动。
常规的测量技术在这样的高温下的环境失灵，工程师们不得不借助于虚拟样机技术。
根据对虚拟模型的动力学及控制系统的分析结果，发现了不稳定因素，改进了控制系统，使系统的稳定范围达到每分钟10，000转以上。
2）工程机械在高速行驶时的蛇行现象及在重载下的自激振动一直困扰着设计师及其用户。
由于工程机械系统非常复杂，传统的分析方法无能为力，找不出原因。
约翰.迪尔（John Deere）公司的工程师利用虚拟样机技术对其工程机械产品进行分析，不仅找到了原因，而且提出了改进方案，并且在虚拟模型上验证了方案的有效性。
通过实际改进，该公司产品的高速行驶性能与重载作业性能大为提高。
3）航天航空方面，美国航空航天局（NASA）的喷气推进实验室（JPL）利用的虚拟样机技术研究飞船在进入火星大气层、减速、着陆不同阶段的工作过程，成功的预测到由于制动火箭和火星风的作用，探测器有可能在着陆时翻滚，于是工程师们针对这个问题进行了修改，成功地实现了探测器的软着陆。
4）造船界的美国AME的工程师利用虚拟样机技术研究轮船装料台的工作过程，快速分析了几百种装料台在不同工作情况下的性能。
与传统的设计方法相比较，虚拟样机技术在制造物理样机之前就能够进行样机的各种测试与实验，从而发现潜在的设计缺陷和问题，减低产品开发成本、缩短产品开发周期、提高产品设计质量。
据统计，应用虚拟样机技术的设计方法比传统的设计方法在开发周期上缩短了40%~70%、在研发经费上投入传统设计方法的10%，就可以达到传统设计方法90%的目标。
5.6.2振动磨虚拟样机分析应用实例1．振动磨虚拟样机设计过程1）建立虚拟样机动力学模型依靠ADAMS/View模块中的交互建模环境建立磨机的虚拟样机。
包括零件的几何模型的建立、约束副的处理与添加、驱动力与运动特性的处理与添加等。
2）验证模型通过虚拟仿真结果和物理样机的测试结果，验证模型。
3）振动体与介质的运动学与动力学仿真分析分别对振动体与介质进行了运动学与动力学分析，明确了振动磨稳定工作时整机的运动特性与动力特性，介质的运动特性与受力特点等。
4）对振动特性的仿真分析包括a）介质碰撞力的影响因素及对磨矿性能的影响b）介质输送速度的影响因素及对磨矿粒度与产量的影响c）筒体摆角的影响因素及对介质动力特性的影响d）激振频率对介质碰撞力与介质输送速度的影响等5）虚拟样机技术所作的数字仿真研究与高速摄影、物理样机实验比较，确定磨机系列化设计参数的规律。