計算機輔助設計在機械領域的應用分析

陳鵬沖 李朋陽 李寧

【摘要】計算機輔助設計的出現為機械制造行業(yè)帶來了新的革命，不僅改善了產品設計的精度，還縮短了產品開發(fā)周期，從而創(chuàng)造出高效、安全的產品。文章從計算機輔助輔助設計的重要性。以CAD在技術中的應用為例，探討了計算機在機械設計中的應用情況。

【關鍵詞】計算機輔助輔助設備；機械設備；應用

CAD 主要是指，通過使用計算機的一些制圖軟件來幫助機械設計師進行機械設計，這種設計的原理是計算機輔助設計。在傳統的機械設計中，多數是通過手制繪圖來完成設計的，在目前的機械設計中是通過計算機來完成繪圖的，不僅節(jié)省了大量的繪圖時間，還提高了繪圖效率。合理的使用計算機軟件，方便設計師進行其他操作，使設計更加合理，也使得設計作品的質量完成的更好。

1.計算機輔助設計的發(fā)展和重要性

機械設計是機械工程的重要組成部分，是進行機械生產的前提。同時也是決定機械性能的重要因素，機械性能的好壞取決于設計質量。從狹義上來講機械設計是指在技術設計過程中，從廣義的上來講機械設計要根據設計者的要求和現有的條件。對機械的工作原理和機械的結構材料的強度，機械零件的形狀和大小能量的傳遞方式進行分析。并形成具體的描述作為機械制造的工作依據。這是一個有創(chuàng)造性的工作，也是建立在成功經驗的基礎上的，只有將兩者結合起來，才能設計高質量的機器。機械設計的步驟都需要計算機的幫助，圖形的編輯和數據的計算都需要借助計算機軟件的提供支持。除了這些具體的工作可以利用計算機完成后，還可以根據圖紙沒在計算機上模擬一個模型，對產品的性能和受力情況進行分析，根據出現的狀況進行相關的修改不斷完善產品的質量，計算機應用技術越來越廣泛的應用到機械設計加工中。

2.計算機輔助設計在機械設計制造中的應用優(yōu)勢

計算機輔助設計簡稱為"CAD"，它是指借助計算機及其圖形設備來幫助設計人員進行設計工作的一種技術。經過幾十年的發(fā)展，計算機輔助設計已被人們廣泛應用到各個領域。它在機械設計制造的應用中，有著無可比擬的優(yōu)勢。其優(yōu)勢主要表現在以下幾個方面 ：

2.1 有利于提高機械設計制造的工作效率

將計算機輔助設計技術應用到機械設計制造領域，不僅可以將復雜的幾何圖形變得簡單，而且還可以將復雜的運算變得簡單，從而有利于使設計師的工作變得簡單，進而有利于機械設計制造工作效率的提高。同時，計算機輔助設計技術的應用，還能夠使機械重組功能得以實現，從而促進了新零件的開發(fā)。

2.2 方便于機械設計的修改

將計算機輔助設計技術應用到機械設計制造領域，不僅可以使新設計在舊環(huán)境下就能得以實現，而且還可以按照已有的其他零件的位置來進行新零件的設計，從而大大提高了機械設計的方便性。同時，這還可以為錯誤零件的修改提供方便。

2.3 有利于提高機械制造產品的質量

隨著科學技術的大力發(fā)展，機械設計制造技術也獲得了巨大的發(fā)展。特別是計算機輔助設計技術的應用，極大地促進了機械設計制造技術水平的提高。又機械設計制造水平直接關系到機械制造產品的質量。因此，將計算機輔助設計技術應用到機械設計制造領域，能夠有效地提高機械制造產品的質量。

3.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用

計算機輔助設計主要包括設計、建模、協同、集成、仿真五個部分。其中包括諸多內容，例如優(yōu)化設計、概念設計、分析有限元、計算機輔助畫圖、計算機仿真、計算機輔助設計管理等。目前，計算機輔助繪圖已成為CAD中應用較為成熟、完善的領域。最初CAD僅局限在計算機輔助繪圖領域，隨著理念的創(chuàng)新與技術的進步，CAD逐步發(fā)展為計算機輔助設計。計算機輔助設計涵蓋了概念設計、優(yōu)化設計、工程數據庫、計算機仿真與分析、智能CAD、接口技術、CAD/CAM集成等。一個健全的CAD系統，還應該包括工程數據庫、圖形程序庫、應用程序庫等。以下將對計算機輔助設計技術在機械設計中的具體應用進行分析：

3.1 機械零件

在設計機械零件過程中，一般涉及到大量的計算。例如，在AutoCAD、Visual Basic平臺中開發(fā)參數化繪圖軟件、直線共軛內嚙和齒輪泵輪設計，通過人機對話方式，修改設計的參數，提高齒輪泵的應用性能。這種方法多在設計一般性機械零件中應用。

3.2 機械設備

設計機械模具已成為機械設計中常應用的問題。通過了解注塑模具的計算機輔助設計特點，提高應用CAD的優(yōu)越性，了解現狀與未來發(fā)展趨勢。另外，還應充分認識到注塑模具的冷卻系統、模具結構、頂出系統以及成型零件工件尺寸的設計，提高模具設計的快捷性、準確性。

3.3 機械系統參數

機械系統參數是機械設計的一部分。例如，分析并計算全液壓推土機的行駛靜壓驅動系統參數，可通過VB6.0平臺應用計算機輔助設計技術。通過該軟件，除了計算傳統的牽引性能之外，還同時可以計算液壓系統的速度、剛度、參數校核、系統效率等等。

3.4 機器人

機器人設計是機械設計的綜合體現。例如，在應用Pro/E動態(tài)仿真原理的基礎上，利用CAD計算機輔助設計，憑借SCARA機器人的速度快、精準度高、反應靈敏等特點，研究下棋機器人的手臂操作以及手掌運動過程、運動范圍、運動特性，最終確定下棋機器人的具體尺寸與型號結構。通過利用Pro/E動態(tài)仿真系統，可確保運動控制的實時性，提高安全性、可靠性。

4. 結束語

目前CAD 隨著市場經濟的不斷發(fā)展也在進行著創(chuàng)新，與此同時設計師也要根據設計技術的發(fā)展及時更新自己的理念，在提高設計質量的同時滿足經濟市場的需求。另外由于我國的CAD 水平相對其他國家還比較低，所以目前的工作任務是加強對CAD 的研究工作，只有這樣才能使得CAD 更好的應用于機械設計中，更好的為人民服務。

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作者簡介：陳鵬沖： 鄭州大學機械工程學院學生

李朋陽：鄭州大學機械工程學院學生

李寧：鄭州大學機械工程學院學生