计算机辅助机械产品设计-后记

后记

学习方法

机械产品设计及其CAD的知识架构、表达

认知、思维、理解、表征、处理（变换）学科体系与创新

6.4 课程中心思想的展开—章节安排与学习基础

课程的中心思想是研究机械产品在其设计过程中，如何利用计算机进行表达与处理的问题。这个中心思想可以分三个部分来叙述，或说有三个部分构成。一是机械产品及设计过程，二是计算机与软件问题，三是机械产品设计与计算机应用问题。而这三个部分又可以用八章来表述（参见图-绪3）。第二章，机械产品及设计过程，第三章，计算机与软件技术，第四章，机械产品及设计过程的计算机表征，第五章，机械产品设计过程中的软件应用，第六章，机械产品设计的软件化，第七章，图形的计算机处理技术，第八章，设计资料的计算机处理技术，第九章，机械产品及设计过程中的数据管理。

实际上，三个方面的问题可以统一进行处理。即在机械产品的设计阶段，就按照软件化的思想，遵循软件工程的原则进行思考。这要求应用计算机进行机械产品设计的人员，具有计算机软硬件多方面知识、技术、工具及其综合运用能力。当然更需要精干的团队合作。

在本教程里，问题研究与技术应用二者并重。希望读者通过学习机械产品设计的一般原则和传统方法，了解现代设计理论与现代设计方法；通过学习计算机基本组成与工作原理、应用现状、软件开发方法等；通过学习利用计算机进行机械产品设计的一般过程，主要内容、基本理论与方法；学习与实践利用计算机软件（例如：Au toCAD，SolidWorks）进行机械产品设计中的图形绘制与产品构造；学习机械产品设计中的理论分析、参数计算、图形绘制、数据管理等问题的计算机化处理。学会机械产品设计及其过程中各种描述与表达方式的转换。（自然语言、数学物理语言、工程语言、计算机语言等），研究适应计算机工作方式的机械产品设计过程，从人的工作方式转向机器的工作方式的方法与途径，研究软件的功能、结构、操作、拓展、开发等。掌握现有的机械产品设计及其过程方法、技术等，掌握现有软件的应用。了解利用已有知识拓展新知识的方法，了解新的、实际问题的研究与解决方法。

本教程主要是研究机械产品设计中的计算机应用问题。对初次接触机械产品设计、更换产品类型、更换产品行业者，重要的是利用前人的设计经验，而这方面恰好能由计算机网络提供大量的本方面信息，专家系统可以提供大量的有用的经验。这都与计算机系统知识密切相关。因此，机械专业的优秀人才务必仔细、认真研究计算机结构、原理与应用，为自己未来的工作建立坚实的基础。

本教程的任务是研究人、机械设计与计算机的关系，机械产品设计中，计算机的应用领域和途径。是研究如何利用计算机及其外围设备在软件操纵下，帮助人们进行工程和产品设计。

本教程把人于计算机各自的特点有机的结合起来，充分发挥各自的特长，共同完成机械产品的设计。人具有自学习、自组织的创造性思维能力，会学习、能组织、能掌握知识、尤其是能掌握经验。人可以利用其强有力的逻辑分析、推理和判断能力，进行高级而复杂的思维活动。在此期间，有大量的文字、数字和图像需要重复运作，计算机最具有这种能力。它可以存储大量的信息，可以进行大量的高速的信息处理、交换、传输和数值分析，形象的图象、图形表征已经显露功能。这些都可以大大减轻人的体力和脑力劳动，提高工作效率，使人的脑力功能得以延伸。

人与计算机结合，双方都应有适应性和协调性。所谓适应性，就是人要用计算机所能接受的方式发出指令，人要给计算机安排力所能及的工作，任何超约能力的安排都是无济于事的。另一方面，计算机要适应人的功能，虽然这是外围设备制造商的工作，但是，使用者必需仔细研究，或说也应密切注意此方面的科学技术进展。例如，键盘输入、图板输入、语音输入、光电输入、语音输出、图形输出等等。所谓协调性，就是人机界面问题，要充分考虑人机对话的方式，安排新的设计思路，新的信息交换与处理方式，研究高效率的数据管理系统。这种适应性和协调性的不一致，便导致新课题的出现，给研究者新的任务。

通过本教程的学习，可以了解发展、利用技术、掌握应用、解决课题。

了解发展包括四个方面，一是机械产品的发展趋势，二是设计理论和方法的不断进步，三是计算机自身的发展水平，四是外围设备的发展水平与配套水平。就目前的情况来说，计算机语言在CAD 中的作用是最薄弱的环节。

利用技术包括三个大的方面，它们是：机械产品设计中的新技术，计算机系统输出、输入的新技术，有关计算机软件的新技术。这里所讲的主要是利用计算机为机械产品设计服务的有关技术，图象处理技术，数据交换技术，产品造型技术等。掌握应用则被限制在目前的发展水平上。要掌握人机合一的思维方法，关键技术的基本原理和应用方式，现有软件的应用和开发，零部件设计，整机设计初步和工程设计的概念。

掌握应用主要是指当前流行的通用软件的使用及其扩展。

解决课题包括：机械产品的计算机辅助设计，通用软件与专业软件的衔接，专业软件的编制，机械CAD中的关键技术研究，读者应为机械CAD自身的发展、理论的完善贡献自己的聪明才智。

为了学好该课程，这里提出一些必备的课程学习的前期基础。

1).机械设计基础(数学,物理,工程力学,工程图学,机械原理,机械零件,机制工艺学,热处理,机械设

计概论,实践经验)

2).计算机基础(电工学,模电,数电,计算机构造与原理,单片机原理,外围设备，实践经验)

3).语言基础 (汇编语言, BASIC, FORTRAN , C++,VB,VC++，实践经验)

4).软件工程基础(应用数学,系统分析,系统设计,数据结构,数据库，实践经验)

6.5 课程的学习方法

为了学好该课程，这里提出一些有用的课程学习方法。由浅入深的学习方法：基本概念解释（生词），基础知识铺垫，新知识介绍，应用实例分析和实践。研究问题的学习方法：提出问题，寻求解决方法，研究、寻找、搜索或学习解决问题的知识基础、技术基础等。可以总结为如下四种方法。

1). 从历史中学习

浏览机械的发展史、计算机的发展史、软件开发的发展史,了解人类解放自身的经历,学习和体会机械产品从简单机械到复杂机器和全自动化机电产品的旅程；学习和体会计算机从单一功能到复杂功能和智能化的旅程；从中寻找到前人们遇到的困难和矛盾,研究它们解决的方法和技术.从中找到自己的位置与出发点，找到自己感兴趣的问题，找到自己研究的领域。在研究新问题的时候，应该或说必须从已有的知识中寻找解决方法。温故而知新。

机械产品的发展举例2). 从类比中学习

类比的学习方法是适应高速度、高密度的科技知识发展进程，拓宽知识面适应新情况的有效方法。由算术类比代数，由数字类比数据，由机械设计类比软件设计，有数字关系类比数据结构，由机械零件和机械原理类比电子元器件和电路，由人类的语言特征类比计算机语言特征的学习，由汉语拼音类比国际音标、平假名和片假名、各种西语系列等。

数学类比的例子是除法的基本定义再算术、代数、矩阵理论中的表现。如：算术除法的表达形式 代数除法的表达形式

矩阵除法的表达形式

机械与电子进行类比的例子是，机械零件—电子元器件（构造、功能）齿轮、螺栓、轴承、轴类、皮带、电阻、电容、电感、变压器、开关、晶体管、集成块等；机械原理—电路（构造或组成、功能）连杆机构（四连杆、曲柄滑块）、齿轮传动（直、伞、蜗轮蜗杆）、皮带链条、模拟电路（整流、放大、检波）、数字电路（开关、门）等。

机械产品与机电产品、软件产品的类比

3). 从实践中学习

人的认识始于实践，感性认识是实践的基础，大量的感性认识可以建立正确清晰的基本概念；大量的感性认识经过抽象（去粗取精、去伪存真）可以上升为正确清晰的理论；大量的感性认识可以提供正确清晰的基本经验；只有理解了的东西，才能更深刻的认识它，真正的理解是需要大量的对实际问题的切身体会的。

实践的实例

4). 从思考中学习

282185.08⨯=÷=÷s t

abc st abc 1

⨯=÷1

-∙=÷B A B A