計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討

安翠玲 孫逵

【摘 要】計算機技術的發展和廣泛應用，促進機械制造行業的快速進步。計算機輔助設計技術在機械設計中的應用，極大的提高了設計效果，降低了設計難度，同時能夠開展更加復雜的機械設計，對機械技術水平的提高具有重要作用。本文對計算機輔助設計技術在機械設計中的應用進行探討。

【關鍵詞】計算機輔助技術；計算機技術；機械設計；實際應用

一、引言

計算機輔助設計是利用計算機和圖形設備，輔助機械設計人員開展設計工作。傳統機械設計過程中，通常都需要人工進行草圖設計，將草圖變成工程圖。而采用計算機輔助設計技術，可以讓計算機自動生成結果，方便修改，利用直觀的圖形顯示，快速開展設計工作，在降低工作強度的同時，促進機械設計工作的進步。

二、現代機械發展對設計方法的要求

在進行傳統的機械設計時是會受到很多因素的限制，其中，設備條件和技術水平是非常重要的影響因素，在進行設計時只是進行簡單的計算，同時在設計時通常是在各種影響因素都是靜止化的假設條件下來進行機械設計，在這種情況下進行機械設計通常會受到個人經驗的影響，同時在設計時也會出現很大的隨意性，這樣設計出來的機械設備會存在著很多不合理的情況，設備在高效性和準確性方面也是會存在著一定的缺陷。現代設計是對傳統設計的一種深化，同時在一定程度上也是一種豐富，現代設計的主要工具就是要利用計算機技術，因此，計算機技術的發展對機械設計帶來了很大的影響。

現代機械設計具有智能化的特點。在進行現代機械設計時能夠更好的體現經濟性，這也是市場競爭和用戶需求的必然要求。在現代機械設計中，應用了很多的高端技術，這樣就形成了人機一體化發展的情況，在進行設計時形成了集成化發展。現代機械設計通常都是非常復雜的，同時在綜合性要求方面也是非常多，因此，在設計時對設計的精確性有很高的要求，這也是現代計算機技術和分析技術相結合的成果。在進行機械產品設計時要從動態的角度來進行設計，這樣才能更好的保證設計的成果，同時也能更好的保證機械設備在以后中的使用效果。

三、計算機輔助設計技術在機械設計中的應用

1. 機械設計中CAD技術的應用

計算機軟硬件技術與其他技術的快速發展，使CAD成為具有綜合性作用的新技術。目前，數控自動編程、計算機輔助工藝設計已與CAD技術運用相連接，而且在機械設計中，CAD技術得到更好的應用，主要應用主要有：（1）二維繪畫。傳統機械設計通常進行手工繪圖，CAD技術的應用逐漸形成更加直觀的二維繪畫。（2）三維造型。設計零件結構時，可以利用三維圖像呈現零件結構的實體造型設計，而且對設計的零件結構進行消隱和著色后，可以顯現物體的真實形狀，這樣可以使設計人員掌握設計實際情況。（3）圖形和符號庫。CAD技術能分解復雜圖形，形成簡單的圖形和符號存人庫中，并在使用時在數據庫中查找、調出，編輯調出的圖形后，可在另一張圖形中很好的使用。（4）參數化設計。在傳統標準化或系列化設計中，機械零件結構具有一定相似性，設計過程中需對尺寸進行合理調整。（5）設計文檔、生成報表。機械設備設計時，可利用計算機專門軟件將設備設計屬性制成文檔或報表，同時可用圖像形式表現設計中的一些參數。

1）快速出圖。通過CAD軟件設計出的模型，可以快速地得到我們想要的工程圖。例如裝配體、零件等的基本視圖，以及我們需要表達出來的任意角度的平面投影圖、透視圖等。而且可以將這些工程圖打印出來，CAD軟件的這個功能提高了設計者的設計效率，節省了時間，而且圖紙美觀，整潔，錯誤少。

2）通過實體模型檢查設計要求。對于一個成熟的設計師來說，利用軟件來設計，軟件應用不是最大難題，最大的難題在于通過什么方法表達自己的設計理念。我們可以用CAD按照平面圖形標注的尺寸，把它用三維立體圖來表現，并在CAD中運用渲染這個功能，向三維模型修改材質或添加材質，并對這些地方設置顏色和光源，將畫好的各零部件的三維圖，在CAD三維軟件上進行“裝配”，然后選擇潤色這個命令，加工制造完成后的樣貌就可以在屏幕上顯現出來。

3）演示功能。一個企業要向用戶推銷自己的產品，展示企業的實力，必須經常參加各種類型的產品展示會等活動。在機械這些企業中，一個設備往往要占用很大的會場空間，而且客戶和參觀者通過外表也無法對機器的內部進行仔細的觀察。利用錄像和照片則由于現場環境、燈光、拍攝角度等因素的影響，無法達到宣傳和推銷產品的目的。而制作一個縮小的實體模型也要耗費很大的精力和金錢。這時如果利用CAD軟件繪制一個實體模型并利用計算機在進行現場演示，可以讓用戶更好更快更直觀地了解我們的產品，了解我們的設計成果，從而認可我們的產品。如果客戶對于產品有一些其它要求，我們也可以按用戶提出的設計要求為他設計產品，利用CAD軟件的實體造型功能，還原產品的樣貌。不論多么復雜的結構，通過不同視角的觀察結合三維剖視圖命令，就可以將產品的內部結構顯現在觀眾面前。

2.設計方案建模過程中的應用

三維CAD技術的優點就是保證設計方案的直觀立體，因此其在設計方案建模過程中應用十分廣泛。三維CAD中的建模方式主要包括框架方式、表面方式和立體方式三種，針對方案中的一些簡單圖形，例如圓形、橢圓形或者是圓柱形等，三維CAD中都會自帶。而對于那些復雜多樣化的結構，該技術能夠通過布爾運算，將系統中自帶的圖形圖案進行排列組合，按照人們的要求，通過一系列的運算，最后構造出設計者心目中的圖案，保證設計方案建模過程順利快捷的完成。

3.設計方案形成過程中的應用

利用三維CAD的編輯功能，將原本相互獨立沒有什么聯系的部件按照設計者原本的設計，進行排列組合，并且對于那些復雜的零部件，通過在CAD技術中的旋轉等方式得到新的、更適合排列組合的新部件，進而更容易的實現三維方案的成功進行，保障設計方案按質按量的完成。在形成過程中還要注重CAD/CAM軟件開發系統的應用，該系統主要通過平面設計、曲面造型、立體構筑、數據分析等措施，對數據進行同一的應用和管理，保證設計方案的順利形成和實施。

4.機械CAE軟件的應用

機械CAE軟件的主要功能就是優化結構設計，并對設計方案中的數據進行分析對比，最終形成最具合理性的設計方案，并對該方案進行評價評估，保證方案設計的合理化。三維CAD技術在CAE軟件中的應用，主要表現在建筑好一定的模型之后，再由CAE軟件進行設計分析等步驟，能夠保證方案設計的順利實現。

四、結束語

隨著我國科學技術的深入發展，計算機網絡技術的普及，促使機械設計方法發生根本性轉變。先進計算機輔助設計技術的應用，促使機械設計理論、思想和方法發生變化，從而促進機械設計的深入發展。

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