機械CAD基礎(chǔ)課程論

1、.機械CAD基礎(chǔ)課程報告（CAD技術(shù)與力學(xué)） 專業(yè)： 工程力學(xué) 班級： 2014級2班 姓名： 萬力臣 學(xué)號： 1406040215 2016年 9 月 12 日目 錄第1章 引言1第2章 CAD技術(shù)與力學(xué)22.1 CAD與建筑、工程施工22.2 CAD與人體結(jié)構(gòu)22.2.1 服裝的力學(xué)性能22.2.2 人體結(jié)構(gòu)模擬類比32.3 CAD與機械制造3參考文獻.4;第1章 引言第1章 引言CAD又稱計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design)，是指利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作。通過了解可知，由繁至簡，通過CAD相關(guān)軟件不但能夠大大簡化工作的復(fù)雜程度，而且能夠更精確

2、更迅速地操作與修改三維或二維草圖，此外計算機還能對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案。本課題主要寫CAD技術(shù)與工程力學(xué)或者更大范圍上的力學(xué)的緊密關(guān)系，通過之前學(xué)習(xí)到的理論力學(xué)和材料力學(xué)，特別是在小學(xué)期時上力學(xué)建模課程時，我發(fā)現(xiàn)在一些較為復(fù)雜的空間立體結(jié)構(gòu)模型的力學(xué)分析上，無論怎樣簡化模型，都無法僅僅靠想象力和手畫的圖來解決問題。但本學(xué)期剛剛開CAD技術(shù)基礎(chǔ)課程，我發(fā)現(xiàn)這個問題似乎可以較好的解決。我們可以通過計算機軟件的優(yōu)勢，例如精確的作圖、靈巧的操作和方便的修改等。接下來我將列舉說明CAD技術(shù)與力學(xué)的結(jié)合方向與實例。3第2章 CAD技術(shù)與力學(xué) 第2章 CAD技術(shù)與力學(xué)2.1 C

3、AD與建筑、工程施工在工程施工中，施工人員經(jīng)常遇到力學(xué)計算問題，往往需要應(yīng)用力學(xué)計算公式，有些公式甚至比較復(fù)雜，需要對力學(xué)重新分析，這給力學(xué)計算工作帶來了麻煩，如能采用CAD 形象化簡單化的計算，并滿足規(guī)范要求，將大大提高力學(xué)計算效率 陳海山.AUTO CAD 在建筑力學(xué)計算中的應(yīng)用研究J.山西建筑,2014,40(22):286-288.。比如，可以運用CAD的圖解法求未知力、求未知彎矩、慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑等力學(xué)物理參量，可以較為簡便的畫出建筑的外部和內(nèi)部構(gòu)造，并可以在經(jīng)過力學(xué)計算后多方位地修改和解決建筑結(jié)構(gòu)上的問題。對于鋼繩等建筑材料的設(shè)計也可以利用CAD進行模擬設(shè)計，再進行力學(xué)計算。鋼絲繩

4、的成形過程和力學(xué)強度不僅依賴于鋼絲材料的力學(xué)性能，而且還依賴于其幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)。這些參數(shù)是生產(chǎn)廠家購買原材料和生產(chǎn)工藝設(shè)計的主要依據(jù)，同時也是建立捻線空間幾何模型以及成形過程和使用過程力學(xué)性能分析的基礎(chǔ) 王桂蘭,趙瑞敏,孫建芳,張海鷗.基于微分幾何學(xué)的鋼絲繩結(jié)構(gòu)設(shè)計CADD.華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2003,(6).。若使用計算機輔助設(shè)計工具，這樣不僅節(jié)約了成本和設(shè)計制造時間而且能夠使計算更加精確。在水運工程地基的模型建設(shè)中，我們可通過CAD軟件進行加固區(qū)土體力學(xué)指標計算、模擬邊坡構(gòu)建過程、進行滲流分析和邊坡穩(wěn)定計算等 金曉博,榮海敏,劉家才.水運工程地基CAD軟件研發(fā)與應(yīng)用J.水運工程

5、,2013,10(484):250-253.。像這種大型的基礎(chǔ)工程，CAD技術(shù)軟件就很好的解決了在工程中的力學(xué)建模與計算問題。2.2 CAD與人體結(jié)構(gòu)在查閱到的所有相關(guān)文獻中我最為感興趣的就是“CAD與人體結(jié)構(gòu)”這一方面了。通過對人體外部進行力學(xué)建模，模擬身體與衣服的力學(xué)接觸，進而幫助設(shè)計師設(shè)計出更符合人體舒適度和更美觀的的服裝；而通過對人體內(nèi)部的CAD建模，模擬人體骨架的力學(xué)構(gòu)造，從而幫助人們在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)上設(shè)計出更加符合人體原骨骼的力學(xué)性能的人造骨骼。2.2.1 服裝的力學(xué)性能服裝力學(xué)性能工程設(shè)計CAD系統(tǒng)的設(shè)計過程如下，通過調(diào)取服裝工程數(shù)據(jù)庫的特點在CAD下進行數(shù)據(jù)建模，最后進行服裝產(chǎn)品

6、的力學(xué)性能實驗。在服裝力學(xué)性能設(shè)計時，需要在CAD軟件中進行服裝壓力設(shè)計，首先建立人體數(shù)字化模型，然后進行款式結(jié)構(gòu)設(shè)計、服裝面料設(shè)計，最后確定力學(xué)模型和計算參數(shù) 李毅,張欣,楊國榮.服裝力學(xué)性能工程設(shè)計CAD系統(tǒng)D.第三屆中國國際毛紡織會議論文集，2002:197-198.。2.2.2 人體結(jié)構(gòu)模擬類比相對于服裝的力學(xué)性能設(shè)計，更令人驚嘆的是CAD技術(shù)與個體化人工股骨假體的力學(xué)建模和性能模擬。由于人體的絕對個性化特點，標準人工假體與病人骨骼之間的誤差使二者難以很好匹配，不能確保人工關(guān)節(jié)的長期穩(wěn)定。同時，一些病人骨骼呈先天性畸形或由于骨骼病變造成骨與關(guān)節(jié)大面積損壞，其骨骼關(guān)節(jié)與正常情況明顯不同，

7、亦不可能選用標準人工假體。計算機輔助設(shè)計和制造CAD/CAM通過對病人骨骼的三維重建，為每一位病人進行特殊設(shè)計和制造，提高了假體與病變骨骼的匹配度，提高了人工關(guān)節(jié)的長期穩(wěn)定性，有效防止了關(guān)節(jié)松動 姜濤.個體化人工股骨假體的 CAD 實踐及與普通型人工股骨假體的模擬對比力學(xué)實驗D.吉林：吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文,2005:1-2.。2.3 CAD與機械制造除了以上一些CAD技術(shù)與一些與力學(xué)相關(guān)的工程實例外，其實與CAD技術(shù)相結(jié)合進行力學(xué)性能模擬最廣泛的，我認為就是機械制造了。大中小型機械無論在工程中，還是在生活中都是無處不在的，而計算機輔助設(shè)計就是機械設(shè)計師門的法寶了！例如，在現(xiàn)代發(fā)動機的設(shè)計過程中

8、，希望在方案設(shè)計階段就能夠根據(jù)設(shè)計要求進行多種方案的比較，選擇對發(fā)動機的各項力學(xué)性能進行預(yù)測和評估，在樣機試制之前就能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進行靜、動態(tài)力學(xué)分析，對發(fā)動機的靜、動態(tài)力學(xué)性能進行整機匹配預(yù)估，選擇較佳的方案投入試制，以期在最短的時間內(nèi)，以最少的費用與勞動量設(shè)計出滿足設(shè)計要求的結(jié)構(gòu)，克服具體設(shè)計中的盲目性和反復(fù)設(shè)計過程中的人力、物力浪費，從而大大縮短產(chǎn)品的研制周期。而應(yīng)用CAD軟件的目的正在于此 張保成,蘇鐵熊,楊世文,張翼,李小雷,趙冬青,張金綸,鄭長虹.發(fā)動機總體力學(xué)分析CAD系統(tǒng)J.內(nèi)燃機學(xué)報,2002,20(1):25-27.。此外，在研究汽車鋼板彈簧力學(xué)性能時，可利用CADCAE技術(shù)，考慮大變形、片間接觸摩擦等非線性因素，建立某客車鋼板板簧的非線性有限元模型，對板簧滿載負荷時的應(yīng)力、變形進行仿真分析，得出剛度和強度性能