计算机辅助技术的应用

计算机辅助工程
在
机械设计上的应用
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一计算机辅助工程在机械设计中的优势： (3)
1提升机械设计制造的工作效率 (3)
2提高机械制造产品的生产质量 (4)
3便于修改机械设计 (4)
二、计算机辅助技术在机械设计中的缺点： (4)
三、计算机辅助工程的应用现状： (5)
四、计算机辅助设计技术在机械设计过程中的实际应用： (5)
（1）三维造型。

(5)
(2) 工程分析与结构优化调试 (6)
（3）逆向工程。

(6)
（4）图形及符号的使用 (6)
五、未来机械设计制造： (7)
（1）向智能化趋势发展 (7)
（2）向微型化发展 (7)
（3）向虚拟化趋势发展 (7)
六、计算机辅助技术的应用展望： (8)
七、结语： (8)
八、参考资料： (8)
计算机辅助工程在机械设计上的应用
科技在进步,时代在发展。

计算机的使用越来越广泛,它与我们的生活息息相关,在人们的生活中占据很重要的地位。

计算机辅助技术是采用计算机作为工具，将计算机用于产品的设计、制造和测试等过程的技术，辅助人们在特定应用领域内完成任务的理论、方法和技术。

它包括了诸如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助教学(CAI)等各个领域。

1952年MIT首次试制成功了数控铣床，通过数控程序对零件进行加工。

标志着CAM的开端。

经过半个世纪，计算机辅助技术依托于日益强大的计算机的计算能力逐渐发展壮大，形成一个由多种硬件、软件、算法合成的综合工程型辅助工具。

在机械设计及其其他方面起着越来越重要的作用。

计算机辅助工程对现代机械设计发展的积极推动不可忽视，无论是在桥梁等建筑工程，还是在医疗器械设计等方面都有它的身影。

在信息时代，高速度、高精度、高质量、微型化等技术需求都要求我们的制作工艺需得到极大的提高。

计算机辅助工程就是利用信息时代的计算机技术和成熟的数字模拟算法实现人机交互，对复杂多样的设计结构快速的进行数字处理分析，缩短设计周期，同时依靠计算机的高精度，提高设计精度。

我国从上世纪七十年代末期开始了对计算机辅助技术的应用以及推广, 在历经了四十多年的发展之后, 计算机辅助技术水平已经非常先进。

一计算机辅助工程在机械设计中的优势：
1提升机械设计制造的工作效率
科学合理的利用计算机辅助技术，不仅图纸设计和模型构建起到重要作用，而且能在面对一些复杂问题时找到解决的途径。

比如在构图方面，算法能精确捕捉部分特殊的位点，方便绘制，相比在图纸上用工尺测量着绘制，大大减少了设计人员的工作量，为思考设计方案腾出更多的时间和精力。

计算机在接收设计者的设计方案，在显示器上显示图形时，也在计算图形的各个点线面的参数，这些参数对于下一步的绘制都可能起到参考作用。

但是若同时显示，那么那些实际上并未用到的参数不仅占用计算空间，拖慢进程，还会占用显示器空间，干扰绘制的进行。

系统预测的能力就能较好的解决这一问题，系统会根据光标的移动判断设计者可能会用的参考位点，然后显示提供精确引导，提高设计效率。

系统同时兼备了多种辅助工具和分析软件，使设计过程能达到半自动化。

比
如自动约束的能力，就为设计者提供了不少方便，采用自动约束，能更加快速的连接、移动绘制的部分图形，使他们能在一定的约束条件下，自动移到符合约束条件的位置。

每个约束条件都在某个方面限制了图形的位置参数和大小参数，当多个图形受制于多个约束条件时，那么这些原本相互离散的部分就会被联系到一起，形成形态固定的图形。

约束条件的科学应用同样充分了利用了计算机的超算能力，缩短调整时间，提高设计效率。

2提高机械制造产品的生产质量
随着现代工业的快速发展，人类探索领域的不断拓展，人民生活质量的不断提高等多种因素的影响。

人们对机械的质量的要求日趋增高，各企业为了占领更大的市场份额，也将质量放在首要地位，不仅要价廉更要物美。

“低成本高质量”成为各行各业的发展目标。

俗话说“一分耕耘，一分收获”，想要用低成本造出高质量的东西貌似有点异想天开了。

但是，依靠现代廉价且可重复利用的计算机资源，既能节约很大的生产成本，又能提高产品质量。

计算机辅助技术的速度能在时间成本上降低机械制造的成本，计算机辅助技术的高精度能提高产品的质量。

利用计算机高精度的特点，能设计出精确度高出传统方式数千倍的精度。

人们日常生活中的产品，大部分看起来不需要太高的精度，但是实际上，进入电子时代的我们，无时无刻不在享受着高精度产品带来的便利。

手机等电子产品暂且不说，就我们手中使用的笔，部件的精度对产品的影响就非常大。

中国生产的一杆圆珠笔的笔头在几年前是需要进口的，难以想象，看似普普通通的一杆笔，中国竟造不出来。

当然不会笨到造不出来，实际上，国产是可以的，但是质量远不及进口部件。

相比起来，自己造的使用寿命短，笔的笔墨还没用完笔头就坏了，这样的笔有谁会购买？！自然失去了市场。

而之所以造不出，一是没有符合条件的钢材，而是精度要求太高。

球座体上的每一个凹槽的走向、宽度、深度都需要控制得当。

计算机辅助技术就能从设计方面解决这一问题，通过辅助系统模拟不断调整，在投入生产前选择出最好的设计方案，避免产后实验导致大量材料浪费。

从而以较低的成本生产高质量的部件。

3便于修改机械设计
计算机辅助机械设计中还存在一种特殊功能, 设计过程中容易出现一定的错误, 传统的机械设计难以在原图中进行修改, 导致图形作废, 浪费相关人员工作时间。

但计算机中辅助机械设计能够在出现错误时在原图中进行修改, 有效地节约工作时间, 还能够使原有零件之间完全配合, 所以, 计算机辅助机械设计运用较为快捷方便
二、计算机辅助技术在机械设计中的缺点：
计算机技术并没有全面应用于机械设计领域。

计算机技术虽然在现代机械设
计业中起着非常重要的作用, 使我们摆脱了传统的机械设计方法, 节约了我们的时间和精力, 但当前机械设计并不能完全地应用它。

人们并不能正确的了解计算机技术, 对计算机技术缺乏整体性和目的性。

计算机技术缺乏专业的人才。

应用计算机技术软件的人很多, 但是真正掌握计算机技术的人很少, 就更不用说可以正确、精确地将它应用到机械设计中去了, 这也导致了在利用计算机技术设计零件时会出现一些缺陷。

现如今, 计算机技术更加地广泛, 那么娴熟地掌握计算机技术也就更加地困难。

三、计算机辅助工程的应用现状：
人工力量有限, 计算机辅助设计能够完成机械设计过程中人工难以操作的工作, 计算机辅助设计技术渗透机械设计的各个环节, 我国机械设计领域迎来了春天, 机械设计呈现自动化、智能化发展趋势。

计算机辅助技术包含内容较多, 其集交互技术、图像变化技术、实体造型技术等为一体, 以专业的手法打造最成功的机械产品。

计算机辅助设计技术能够在较短时间内实现图文转换, 通过强有力手段进入数据终端, 在三维工作空间中展示机械设计模型。

计算机辅助设计技术在原有基础上改进, 其并不是完全脱离传统机械设计, 而是在原有基础上进行科技优化, 采用最高端的技术为现代机械设计服务。

有了计算机辅助设计技术, 我国机械设计领域产品设计期望与现实的差距不断缩小, 现有情况下应当不断努力, 投入时间和精力提高机械设计水平, 达到机械自动化控制目标。

四、计算机辅助设计技术在机械设计过程中的实际应用：（1）三维造型。

在实际利用计算机辅助设计技术去进行三维造型设计时, 机械产品的三维信息能够通过计算机辅助程序更加直接立体的展现出来, 这能够给设计人员的设计过程带来很大帮助, 在这项技术的辅助之下, 设计人员能更加迅速且高质量的进行设计修改。

除此之外, 借助计算机辅助设计软件还能够把原有的产品版本进行分析整合, 作为对后续的产品进行设计时的设计优化意见。

可见辅助设计技术的应用, 对于三维造型效果的优化, 以及效率的提升都有重要的意义。

借助这样的方式能够确保三维造型设计过程更快完成, 同时符合设计质量要求。

除此之外, 借助计算机辅助设计技术进行设计, 能够让三维造型具备动态性, 即是说可以从不同的角度去观察其结构与透视状态等。

（2）工程分析与结构优化调试
为了满足现实需要机械设计应当加大加工活动的关注与重视程度。

首先要利用计算机辅助设计技术进行结构勘测, 从而找寻机械产品的设计不足, 经过结构优化调试后确保机械产品力学性能的稳定性。

为了确保机械产品设计达到最佳状态应当设置有限元和动力学建模分析, 从而进行细节调整。

机械设计中软件的匹配度会影响产品使用感, 因此应当采用强有力的手段进行接口配置, 确保有限元分析软件的针对性和目的性。

结构优化调试过程中应当制定优化方案, 具体分析机械设计的动态特征, 做好运动情况记录, 在目标导向作用下做好工程分析认证工作。

（3）逆向工程。

逆向工程的主要建设目标, 是确保对先进技术的吸收与在实际操作过程中的应用。

但是鉴于相关研究人员的综合素质并不能保证, 加之国家的资金投入不足, 这会导致研究所的研究条件整体呈现出无法满足需求的趋势。

使得我国逆向工程技术的发展进程被拖慢。

一般来说, 逆向工程普遍是在产品与模型设计与制造过程中采取的主要模式。

一般来说是将原有产品进行整合, 而后创造出新的产品类别。

在实际进行设计转化的过程中, 应当综合利用计算机辅助技术以及计算机的集成制造技术等, 将实际样本进行科学化的设计以后, 最终借助相应的计算软件, 将实物转化成为三维模型。

比如SCAN TOOLS软件, 便是专门设计逆向模型, 通过数据构建模型网格, 而后借助延伸与切割等方式得出符合规格的网格曲线, 最终完成修改过程, 并且使用算机辅助设计软件原有的参数化功能去设计出与实物接近的三维模型。

（4）图形及符号的使用
在实际开展设计的过程当中, 要借助信息化的程序去完成设计, 通常需要
用到大量的数字、图形、符号等等。

这一过程中, 利用计算辅助设计软件, 能够对大量机械设计中所要用到的图形与符号进行整合, 以便在实际设计过程当中随时方便的进行使用。

利用这样的技术, 信息的调取及应用更加方便, 能够有效节约设计时间, 确保设计工作的整体效率。

不仅如此, 在实际当进行设计的过程当中, 经常会用到一些标准化的零件, 以及非标准化零件。

所以即便标准化零件的信息已经存储在系统中, 非标准的零件信息也要及时存入数据库, 不可忽视。

这样一来所有零件的信息都已经包含在系统当中, 在需要时可通过输入相应的命令去调取, 这样能够有效提升设计效率与质量。

五、未来机械设计制造：
（1）向智能化趋势发展
依靠当今时代先进的信息技术，当代计算机高级编程加上一定的算法，将所编程后的语言对计算机进行操作，将人的思想和操作全部施加给与之对应的机械生产设备，计算机通过接收相应的指令，将机械制造过程实现自动化操作，就从简单的机械设计制造及其自动化发展表面来看，机械生产的自动化必然和新时代新进的信息技术有关联，并且新时代出现了小型的计算机，比如我们平时用的手机它拥有十分先进的远距离操控技术，从而致使整个机械制造生产利用人的思想进行生产的实现，由此可见，机械制造自动化生产趋向智能化是社会发展的必然趋势。

（2）向微型化发展
在当代机械设计制造及其自动化的发展趋势向微型化发展，不难理解，机械制造整个生产过程在实现自动化操作前提之下，进而趋向微型化发展，在传统机业生产观念影响之下，我国机械生产设备单从体型上来看，就是十分巨大，并且在生产技术实现上也存在着诸多问题，面对这一情况，机械制造生产企业应将更多的注意力集中到机械生产设备上，将庞大的机械设备进行优化，把传统的大型笨拙机械设备进行微型化处理，对未来我国机械设计制造及其自动化生产技术的实现奠定基础。

（3）向虚拟化趋势发展
近些年，机械设计制造及其自动化在我国社会中明显凸显出来，对我国国民经济的发展具有十分积极的作用。

就现阶段我国机械设计制造及其自动化生产，从一定程度上來讲，已经实现了自动化生产模式，和先前的机械设计制造生产相比，明显先进了不少，在我国机械制造流程上主要分为三个方面，对机械图纸的合理设置、可行性分析以及最后调试成功的机械生产，由于机械制作过程是一个较为严格的生产过程，所以在机械制造及其自动化生产的每一个过程都应该十分
谨慎，所以到最后进行机械设计制造及其自动化生产就会浪费很多宝贵的时间，给整个机械生产的生产效率带来了不利影响，应对这一问题，新时代已经出现利用计算机先进技术进行虚拟仿真技术的实现，纵观整体来看，机械设计制造及其自动化生产虚拟化处理能够很大程度上为机械企业降低巨额的经济成本，其设计理念更加符合我国社会未来发展趋势。

六、计算机辅助技术的应用展望：
虽然现在计算机技术在人们日常生活中越来越普及, 人们也越来越需要计算机技术。

但是, 计算机技术在机械设计方面却并不是很完美。

人们需要去熟悉它, 改进它, 掌握它, 应用它。

这些在现阶段都不是很好, 甚至可以说基本上都没有掌握。

同时为了应对未来的机械设计发展的需求，计算机辅助技术会继续发展壮大，功能更强大，甚至涉及领域更广，模拟的自然模型种类更加丰富。

这也就意味着它的发展的空间更广阔。

在过去, 它取代了传统的机械设计方法, 使得机械设计制造发生了巨大的革新, 那么, 在未来, 计算机技术也一定可以使机械设计变得更加的好。

现在是计算机网络的时代, 计算机技术的不断发展已经成了一种必然, 那么将计算机技术引进机械设计业只会让机械设计业更加的辉煌。

随着人们不断地改进、创造出更加完美的计算机技术, 机械设计在它的辅助下一定会越来越辉煌。

所以计算机技术在机械设计领域中会有更大地发展空间。

在过去以及未来, 设计、计算、生产、制造和工商管理之间存在着较为密切的关系, 为进一步提高效率, 并且使机械设计能够进步, 必须要进一步地掌握计算机技术, 所以, 计算机技术将会在机械设计这一领域更加前卫。

七、结语：
机械设计, 是机械工程的一个重要的核心构成部分, 其对于设计质量的提升有着很大程度的影响, 决定着机械设备最终的性能, 其重要意义不可否认, 亦不可忽视。

鉴于机械设计是一个复杂且影响重大的工作环节, 计算机辅助设计技术在实际设计过程中的应用, 能够让设计工作的难度降低, 同时提升设计人员的工作效率。

八、参考资料：
林晓慧.计算机辅助技术与机械设计制造的结合
李俊锋.探讨计算机辅助技术与机械设计制造的结合
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赵鑫,欧贞香.计算机辅助设计技术在机械设计中的应用分析
刘鑫，鲁晓秀.机械设计制造及其自动化应用之我见
陆学进.机械设计制造及其自动化专业的现状反思与前景展望王玲维，王华.机械设计制造及其自动化的发展方向分析。