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CAD技術(shù)在機械工程設計中的發(fā)展與應用
CAD 技術(shù)也叫做計算機輔助設計技術(shù)，指在進(jìn)行設計的時(shí)候，工程師將計算機作為設計的工具的計算機技術(shù)的總稱(chēng)。下面YJBYS小編為大家搜索整理了關(guān)于CAD技術(shù)在機械工程設計中的發(fā)展與應用，歡迎參考閱讀，希望對大家有所幫助!想了解更多相關(guān)信息請持續關(guān)注我們應屆畢業(yè)生培訓網(wǎng)!
CAD即Computer Aided Design，是計算機輔助設計的英文簡(jiǎn)稱(chēng)。在機械工程設計中，CAD技術(shù)的優(yōu)勢主要體現在其強大的圖形繪制處理能力和精確快速的計算能力。機械設計已經(jīng)擁有幾百年的歷史，在CAD技術(shù)出現以前，機械設計技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程相當的緩慢。傳統的機械設計方法以靜態(tài)分析和近似計算為主，采用經(jīng)驗設計，并使用人工勞動(dòng)，其設計周期長(cháng)，設計的結果也差強人意，在激烈的市場(chǎng)競爭中難以脫穎而出，缺乏競爭力。而CAD技術(shù)作為現代設計方法的一種，為設計人員解開(kāi)了諸多束縛，創(chuàng )造了一個(gè)便利快捷的設計平臺。人們的思維得到了解放，設計工作的強度也降低了不少。設計人員的創(chuàng )造性思維可以輕易的利用CAD技術(shù)來(lái)實(shí)現，復雜的分析計算過(guò)程也可以交給計算機來(lái)完成。而CAD技術(shù)自身功能的發(fā)展和完善，也擴大了其在機械工程設計領(lǐng)域中的應用范圍。
1.CAD技術(shù)在機械工程設計的發(fā)展
近年來(lái)，隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷進(jìn)步與更新，CAD技術(shù)的內容得到了不斷的豐富，各項功能也相應地增強了不少。另一方面，機械工程設計領(lǐng)域本身的廣泛性也給CAD軟件帶來(lái)了數量眾多的用戶(hù)�；贑AD技術(shù)本身的發(fā)展需求和廣大用戶(hù)的反饋要求，未來(lái)CAD技術(shù)必然向著(zhù)標準化、集成化和智能化發(fā)展，其應用范圍也會(huì )越來(lái)越廣泛。
(1)標準化。
目前廣泛應用的CAD軟件包括AutoCAD、UG、Pro/Engineer、Unigraphics NX、solidworks、inventor以及Catia等。每個(gè)軟件都有一定數量的用戶(hù)人群。但是，大部分軟件的數據模型與其他軟件是不兼容的。這嚴重限制了行業(yè)內部的技術(shù)交流，給CAD資源的交互帶來(lái)了不小的障礙。所以數據模型的標準化和交換資源格式的標準化是未來(lái)CAD技術(shù)的必然要求，也是機械設計行業(yè)發(fā)展的必備條件。盡管CAD技術(shù)在標準化的進(jìn)程上并未取得很大進(jìn)展，但相信在不久的將來(lái)，設計人員可以利用不同的CAD軟件進(jìn)行自由的交流，而這也必然會(huì )促進(jìn)整個(gè)機械設計領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。
(2)集成化。
隨著(zhù)數控加工技術(shù)以及現代設計方法的跳躍性發(fā)展，單純的計算機輔助設計已經(jīng)不能滿(mǎn)足信息化時(shí)代的發(fā)展要求。人們迫切希望CAD技術(shù)可以與工程分析、工藝分析和設計以及產(chǎn)品制造之間擁有良好的接口，也就是所謂的CAD/CAPP/CAM/CAE的集成。目前的部分CAD軟件已經(jīng)具備了這些集成功能。設計人員可以直接導入利用CAD技術(shù)設計的模型，進(jìn)行結構力學(xué)性能的分析，并結合數控機床進(jìn)行加工工藝的分析和設計，并最終生產(chǎn)制造。集成化的CAD技術(shù)充分利用了現代計算機優(yōu)秀的計算能力，將設計人員從繁瑣的分析計算中解脫出來(lái)，進(jìn)一步提高了設計效率，縮短了產(chǎn)品的設計周期。
(3)智能化。
如同編程方法的不斷進(jìn)步一樣，智能化是CAD技術(shù)將設計人員進(jìn)一步從傳統設計方法中解脫出來(lái)的又一必然趨勢。產(chǎn)品模型的設計中，采用特征造型和參數設計的方式，可以使設計人員自由的發(fā)散自己的思維，而不用去考慮其中的內在聯(lián)系。在一些三維CAD軟件中，用戶(hù)可以直觀(guān)的看到自己設計的成果，既方便了創(chuàng )造性設計思維的產(chǎn)生，又可以輕易地發(fā)現設計不合理的地方。
2.CAD技術(shù)在機械工程設計中的應用
作為現代機械工程設計最主要也最重要的設計手段，CAD技術(shù)的應用主要體現在計算機輔助繪圖、計算機輔助建模、工程分析以及結構優(yōu)化等方面。
(1)計算機輔助繪圖。
計算機輔助繪圖是CAD技術(shù)在機械工程設計中最早的應用，也是最基本的功能。傳統的手工繪圖工作量大，且圖紙的質(zhì)量受到諸多外界因素的影響，其準確性和美觀(guān)性都難以得到保證。而利用CAD軟件中自帶的豐富的圖形庫和繪圖命令，可以輕易畫(huà)出高質(zhì)量的工程圖。且打印出來(lái)的圖紙整潔清晰，易于保存。計算機輔助繪圖使得廣大繪圖人員可以不再需要長(cháng)時(shí)間伏案繪圖，減輕了繪圖工作的勞動(dòng)強度。同時(shí)，充分利用CAD軟件中的圖形庫和功能完備的繪圖命令，可以大大提高工程圖繪制的效率。
(2)計算機輔助建模。
計算機輔助建模是現代CAD技術(shù)的重要內容，也是現代機械工程設計的核心部分。利用三維CAD軟件的建模模塊，設計人員可以建立所要設計產(chǎn)品的立體模型，甚至其相關(guān)尺寸都是真實(shí)的，只不過(guò)在計算機中以一定的比例顯示而已。三維建模是機械工程設計人員進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設計的有力武器。利用三維CAD技術(shù)，采用特征造型和參數設計的手段，設計人員能夠在計算機的虛擬環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品模型的直觀(guān)設計。尤其是在產(chǎn)品的裝配階段，三維造型的優(yōu)勢顯得尤為突出。在傳統設計階段，設計人員只能充分發(fā)揮自己的空間想象能力來(lái)在腦海中構建自己設計的模型。這樣的設計出現差錯和失誤是在所難免的，而這些錯誤又往往難以提前發(fā)現�？赡苤钡疆a(chǎn)品的裝配階段，人們才會(huì )發(fā)現原始設計中的遺漏和隱患，從而嚴重影響了產(chǎn)品的設計質(zhì)量和設計效率。這些問(wèn)題在CAD技術(shù)中的三維建模功能面前迎刃而解。設計人員只需將建立的產(chǎn)品模型裝配在一起，就可以發(fā)現其結構或者功能上的不合理之處，并及時(shí)進(jìn)行修正，即提高了設計效率，又保證了設計的可行性。
(3)工程分析和結構優(yōu)化。
產(chǎn)品的力學(xué)性能分析和結構優(yōu)化是進(jìn)行優(yōu)化設計必不可少的內容。而有限元分析和動(dòng)力學(xué)分析等現代設計方法的發(fā)展，促使CAD技術(shù)在工程分析和結構優(yōu)化功能上進(jìn)行拓展。目前眾多的CAD軟件已經(jīng)提供了與ansys等有限元分析軟件的接口。用戶(hù)可以直接將利用三維CAD技術(shù)建立的產(chǎn)品模型導入到有限元分析軟件中，在給定的負載下對產(chǎn)品模型進(jìn)行工程分析。然后以工程分析的結果為基礎，優(yōu)化產(chǎn)品的結構。這種分析和優(yōu)化的設計方法在復雜結構產(chǎn)品的優(yōu)化設計過(guò)程中體現出巨大的優(yōu)勢。
總之，CAD技術(shù)給機械工程設計領(lǐng)域帶來(lái)了一次技術(shù)上的革命，設計周期的不斷縮短以及設計創(chuàng )意的井噴式爆發(fā)，推動(dòng)機械工業(yè)進(jìn)入到一個(gè)新的發(fā)展紀元。隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD技術(shù)也將更加完善，其在機械工程設計中的應用也必然更加廣泛。目前我國的CAD技術(shù)發(fā)展和應用水平雖然取得了不小的進(jìn)步，但與國際先進(jìn)水平仍有一定的距離。這就需要我們加大對于CAD技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)力度，為我國的工業(yè)化進(jìn)程奠定堅實(shí)的技術(shù)基礎。
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