数字化设计技术 小论文

上海大学2013 ～2014 学年秋季学期研究生课程考试

（小论文）

课程名称： CIMS专题课程编号： 09SAS9005 论文题目: 数字化设计技术

研究生姓名: 王栋学号: 13721445

论文评语:

成绩: 任课教师:

评阅日期:

数字化设计技术

王栋

（上海大学机电工程与自动化学院，上海）

摘要：产品设计是制造业的灵魂。近年来，信息技术的迅猛发展使得传统的设计方法逐渐为现代设计方法所取代，大批学者对现代设计方法进行了研究。数字化设计技术涵盖了现代设计的最新技术,同时又是现代设计的前提,所以如何综合运用数字化技术手段，对缩短研制周期、降低研究成本、提高产品质量等，具有十分重要的意义。本论文结合ZX1型自转旋翼机设计需求，在设计过程中对数字化设计技术手段进行了综合应用研究。本论文的主要工作和研究内容如下：分析了曲面造型技术现状及造型原理和造型方法，提供了一种工程上行之有效的外形设计方法，并借助数字化设计软件通过对人机关系的协调、对机身的总布局，完成了 ZX1 型旋翼机气动外形设计。

关键字：数字化设计技术；ZX1型自转旋翼机；外形设计

Digital Design Technology

WANG Dong

(School of Mechanical and Electrical Engineering and Automation, Shanghai university, Shanghai,,China)

Abstract:The design of product is the soul of the manufacturing industry. In recent years, the rapid development of information technology makes the traditional design method is being replaced by the modern design method, a large number of scholars have studied the modern design method. Digitized design technology covers the latest technology in modern design and is the premise of modern design at the same time, so how to use of the integrated digital technology, to shorten the development cycle, reduce research cost and improve product quality, has the very vital significance.This paper combined with the ZX1 type rotor rotation machine design requirements, and have an integrated application research in the design process of digital design technology .The main work of this paper and the research content is as follows: Analysis the present situation of surface modeling technology and modelling principle and modelling method, provides an effective design method in engineering, and with the aid of digital design software of man-machine relationship coordination, the total layout of the fuselage, completed the ZX1 type rotorcraft aerodynamic shape design;

Key words: Digital design technology; The ZX1 rotation rotor machine;Appearance design

1 引言：

设计是人类的一种重要创造活动,而且任何人类的创造活动必然包含设计。机械设计，建筑设计，服装设计等都有十分悠久的历史,也创造出了人类引以自豪的丰富而又伟大的物质文明。不同性质的设计活动有其独特的设计思想和方法,但也有很多共同点。本论文重点讨论的内容属于机械设计的范畴,但又不为机械设计所独有。

机械产品正在向大型化(或微型化)，高速化，高效化，精密化，集成化，综合(指功能)比，模块化，自动化，智能化，数字化，网络化和绿色化方向发展(图1)。因此,对产品质量的要求也愈来愈高，高质量的产品是通过精心设计，精密的制造加工，严格的管理生产出来的,但最先的也是核心的工作是设计,它对产品质量与档次起着先天性的本质影响。据有关专家统计,一种产品的质量,设计的贡献率可达70%。

图 1现代机械产品的十二个发展方向

Figure 1 Twelve development direction of modern mechanical products

2传统设计与现代设计：

随着世界科技与经济的迅猛发展,尤其是电子计算机技术的发展和广泛应用带来了信息

革命,使人们的设计思想和方法有了一次飞跃。计算机技术及相关技术的发展和成熟极大推动了计算机辅助设计(Compute卜AiddeDesigning,CAD)及计算机辅助工程(comPute卜Aidde Engnieenrig,cAE)技术的发展和应用。

在CAD技术实用化以前,传统的设计只能依靠手工操作来完成,设计思想在设计人员的大脑中表现为三维模型,但传统的设计方法是将设计思想表达为二维工程图。二维CAD的应用实质上只是将原先手工绘图转变为计算机绘图,对新产品的创新设计意义不大。将设计思想表达为计算机三维模型则使设计过程发生了质的变化，利用计算机进行三维建模,把机械零部件的结构全部用三维实体描述出来,并且把各种技术要求，设计说明，材料公差等非几何信息以及各结构之间的相对位置表示清楚。在此基础上进行虚拟装配,检查零部件之间是否发生干涉以及它们之间的间隙,在产品的开发设计阶段就对其生命周期全过程中的各种因素考虑周全,排除某些设计的不合理性,最终形成数字样机。

机械零件是通过数字化模型来表达的,各阶段共享模型数据,因此在产品设计同时,可进行结构可靠性分析计算，工装设计，工艺设计，可制造性分析,并可借助于网络技术进行数字化传递,为并行工程创造条件。很显然,与传统的设计方法相比,采用三维数字化设计不仅使设计对象几何形状得以直观显示,而且被赋予物理属性的三维模型可以为其后进行的设计分析!验证!模拟与仿真提供保障。先进的具有知识库和推理功能的CAD系统不仅可取代大量的设计中的手工劳动,还能帮助设计人员根据现有的知识库和设计要求开展逻辑思维,自动提供可能的设计方案。

3现代设计的一般流程：

前文已经提到,现代设计在保障产品质量中起至关重要的作用。下面对现代设计的一般过程进行介绍：

需求样机：需求样机是根据用户需求建立的未来产品的可视化和数字化描述，描述产品功能和外部行为的结构模型进行未来产品的功能仿真，给设计部门演示和说明产品功能的具体要求和使用环境。给出未来产品的性能要求及其粗略框架，框架由有待填充、细化和完善的功能模块组成。

概念样机：概念样机是根据需求样机的要求，对所提出未来产品的方案设想的可视化和