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1、CAD应用技术课程简介课程简介(1)“CAD技术”涉及的内容极其广泛，如计算机图形学、硬件技术、软件技术、数据库技术、接口技术、高级语言编程技术，各种图形软件的应用（如AutoCAD、CAXA、SolidWorks、Pro/E 等）。但因我们的CAD 是结合专业机械的CAD，故将“CAD 技术”定位在应用层面。课程简介课程简介(2)具体来讲，就是结合机械设计(特别是专业机械的设计)，来学习CAD技术，使学生能应用CAD技术解决专业机械的设计问题，同时达到举一反三，逐类旁通的作用。因目前没有针对我们的合适教材，所以我只能根据专业特色，以机械CAD 为目标，以AutoCAD为基础，以参数化绘图的二
2、次开发为核心组织了本课程教学内容。整个课程内容可分为三部分：整个课程内容可分为三部分：分类 基础篇 实用篇 提高篇 内容 基本命令和方法 结合机械制图（设计）的实用方法 二次开发 基础教程 机械制图标准、标准件、专用件、作图环境的定制 C+、VisualLISP、VB、Dephi、ActiveX Arx、ActiveX Automatiom主要教学内容：主要教学内容：了解掌握机械CAD的基本内容与基本方法、CAD技术的发展动态；CAD系统的构成及选用；学会用AutoCAD绘制工程图纸；掌握机械CAD制图的基本内容及其表达；能阅读AutoLISP程序；能应用ActiveX Automation技
3、术编制程序实现AutoCAD的二次开发及参数化绘图。第一章 计算辅助设计概述 1.1 机械设计概述 1.2 机械CAD方法概述 1.3 CAD技术发展简史 1.4 CAD技术在机械工业中的应用 1.5 机械CAD发展趋势 1.1 机械设计概述机械设计概述_1 机械设计：机械设计：根据使用要求确定产品应具备的功能，构思产品的工作原理、运动方式、力和能量的传递、结构形状以及所用材料等，并转化为具体的描述（图纸、设计文档等）作为制造依据。1.1 机械设计概述机械设计概述_2产品的生命周期：产品的生命周期：设计是产品的生命周期的第一个环节，设计是产品的生命周期的第一个环节，也是最重要的环节。他对产品性
4、能的影也是最重要的环节。他对产品性能的影响通常占响通常占80%80%。一般地，设计分为三个阶。一般地，设计分为三个阶段：段：设计设计制造制造装配装配销售销售使用使用报废报废1.1 机械设计概述机械设计概述_3设计的三个阶段：设计的三个阶段：l概念设计 l初步设计 l详细设计 调查研究、资料收集、仔细调查研究、资料收集、仔细分析用户需求，在此基础上分析用户需求，在此基础上确定产品功能，进而构思方确定产品功能，进而构思方案，进行分析论证，最后获案，进行分析论证，最后获得一组可行的原理性方案。得一组可行的原理性方案。确定设计对象的细部结构，最终确定设计对象的细部结构，最终完成总图、零部件图并编写技术
5、完成总图、零部件图并编写技术文件。文件。从前一从前一阶段的一段的一组可行性原理方案中可行性原理方案中选一最一最优方案，方案，绘制制总布置草布置草图，确，确定各部件基本定各部件基本结构和形状，建立相构和形状，建立相应的数学模型，的数学模型，进行主要参数的分析行主要参数的分析计算与算与优化。化。1.2 机械机械CAD方法概述方法概述 计算机辅助设计(CAD)是用Computer软硬件技术系统辅助人们对产品或工程进行设计、修改及显示输出的一种设计方法，也是一门多学科综合性应用技术。1.2 机械机械CAD方法概述方法概述从方法学角度看：CAD中人与Computer密切合作，在决定设计策略、信息处理、修
6、改设计及分析计算方面充分发挥各自的特长。计算机计算机擅长于信息存储、检索、分析计算、图形与文字处理以及其他重复的枯燥无味的工作。但是计算机离不开人人的设计策略、逻辑控制、信息组织、经验和创造性。二者的结合：二者的结合：提高设计质量、缩短设计周期、降低设计费用。1.2 机械机械CAD方法概述方法概述从技术角度看：20世纪60年代初的CAD主要解决绘图问题，现在已是一门综合性多学科的应用技术：l图形处理技术图形处理技术 二维交互图形技术、三维几何造型技术、其他图形输入输出技术。l工程分析技工程分析技术术 FEM、优化设计、物理特性计算（面积、体积、惯性矩、转动惯量、重心等）、仿真。1.2 机械机械
7、CAD方法概述方法概述从技术角度看：l数据管理技术与数据交换技术数据管理技术与数据交换技术 如数据库管理，不同CAD系统间的数据交换和接口。工程分析技术工程分析技术 FEM、优化设计、物理特性计算（面积、体积、惯性矩、转动惯量、重心等）、仿真。l文档处理技术文档处理技术 如文档制作、编辑、字处理。l软件设计技术软件设计技术 软件工程规范、界面设计及其工具系统等。几何模型定义将几何模型定义转换为几何模型数据提取所需数据工程分析计算详细设计文档编制、图形输出CADCAD系统的工作过程如下图：系统的工作过程如下图：CADCAD往往与往往与CAPPCAPP（Computer Computer Aide
8、d Process Aided Process PlanningPlanning）CAE CAE 及数控自动化编及数控自动化编程连在一起，形程连在一起，形成成CAD/CAMCAD/CAM系统。系统。1.3 CAD技术发展简史技术发展简史 从20世纪50年代80年代经历了四个主要发展时期：l50年代 麻省理工在名为旋风的计算机上采用CRT(阴极射线管)做成图形终端能显示图形，50年代后期出现光笔，开始了计算机图形学的研究。l60年代 能在屏幕上进行图形设计与修改，计算机图形学热潮兴起，出现了CAD。美国通用汽车、洛克希德飞机制造公司出现了自己的CAD系统。l70年代 计算机图形学、计算机绘图获得
9、了广泛应用。l80年代 CAD/CAM 绘制工程图形、三维造型、自由曲面设计、有限元、机构及机器人分析、仿真等。1.3 CAD技术发展简史技术发展简史在国内，8590年大规模进行CAD技术开发与研究。选择24种机械产品作为开发对象，包括汽车、拖拉机、装载机、减速机、电动机、组合机床等。1.4 CAD技术在机械工业中技术在机械工业中的应用的应用 CAD在机械工业中的主要应用有：在机械工业中的主要应用有：l二维绘图二维绘图 l图形及符号库图形及符号库 l参数化设计参数化设计 l三维造型三维造型 l工程分析工程分析 l设计文档及生成报表设计文档及生成报表 l二维绘图二维绘图替代传统的手工绘图 l图形
10、及符号库图形及符号库复杂图形分解成许多简单图形及符号，先存入库中，需要时调出 l参数化设计参数化设计标准化或系列化的零部件据有相似结标准化或系列化的零部件据有相似结构，但尺寸需经常改变，采用参数化设计的方法建立构，但尺寸需经常改变，采用参数化设计的方法建立图形程序库，调出后赋以一组新的尺寸参数就能生成图形程序库，调出后赋以一组新的尺寸参数就能生成一个新的图形一个新的图形 l三维造型三维造型采用实体造型设计需部件结构经消隐及着色等处理后显示物体真实形状，还可以装配及运动仿真，观察有无干涉 l工程分析工程分析 常见的有FEM、Optimize、运动学、动力学分析 l设计文档及生成报表设计文档及生成
11、报表 如直方图、饼图、曲线图，可用文档制作软件及数据库软件等 1.4 CAD技术在机械工业中技术在机械工业中的应用的应用采用CAD技术带来的益处：l减少手工绘图时间，提高绘图效率 l提高分析计算速度，解决复杂计算问题l便于修改设计 l促进设计工作三化（标准化、系列化、通用化）总之，总之，CAD可以提高设计质量，缩短设计可以提高设计质量，缩短设计周期，降低设计成本，加快产品更新换代，提周期，降低设计成本，加快产品更新换代，提高企业竞争力。高企业竞争力。缺点：l初期投资较大，设计人员素质要求高。1.5 1.5 机械机械CADCAD发展趋势发展趋势 集成化集成化 智能化智能化 标准化标准化 网络化网
12、络化 1.5 1.5 机械机械CADCAD发展趋势发展趋势 集成化集成化 CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)CAD/CAM 几何造型 实体造型参数化特征造型 PDM 有自己统一的数据库及管理系统，库结构要以产品信息模型为基础。解决不同CAD系统间产品模型数据转换，由初始图形 交 换 规 范 IGES（Initial Graphics Exchange Specification）国际标准STEP（Standard for The Exchange of Product Model Data）。集成系统内部功能的提高。解决网络通讯问题。1.5 1.5 机械机械CADCAD发展趋势发展趋势 智能化智能化 目前CAD只是处理数值型工作（计算、分析、绘图），还需要推理型工作：方案构思与拟定、最佳方案的选择、结构设计、评价、决策以及参数选择等。将人工智能技术（特别是专家系统技术）与传统CAD技术结合，形成智智能能化化CAD这是CAD发展的必然趋势。作业：1说明某一机械的手工设计过程2CAD的发展方向有哪些？3CAD的主要应用有哪几方面？