現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

1、 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 機(jī)制F1304 學(xué)生姓名 ： 趙振騰 學(xué) 號(hào) ： 201315010818 院系名稱(chēng) ： 機(jī)電工程學(xué)院淺談?dòng)?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)效率的要求也日益增強(qiáng)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用不僅減輕了設(shè)計(jì)勞動(dòng)者的工作量，而且就其自身的發(fā)展和應(yīng)用前景來(lái)說(shuō)，也必將引發(fā)一場(chǎng)設(shè)計(jì)革命。尤其在機(jī)械相關(guān)學(xué)科，涉及大量設(shè)計(jì)工作，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用在提高效率的同時(shí)，更保證了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)各個(gè)方面的精確程度。本文將以AUTOCAD為例，從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展開(kāi)始，結(jié)合自己在學(xué)習(xí)與實(shí)踐中的簡(jiǎn)要認(rèn)識(shí)，從現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的角度，淺析其自身的發(fā)展、優(yōu)勢(shì)、對(duì)

2、設(shè)計(jì)的幫助，以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。【關(guān)詞鍵】 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì) 發(fā)展趨勢(shì)Abstract：With the rapid development of science and technology and economic level rising,efficiency of the requirements of industrial production is also growing,The application of computer-aided design not only reduce the workload of design of labourers, and with

3、 respect to its own development and application prospect, also will bring a revolution design. Especially in mechanical or related disciplines, involving a large number of design work, the application of computer aided design in improve efficiency at the same time, to ensure the products from the de

4、sign to the various aspects of production is accurate. This article will in AUTOCAD, for example, starting from the development of computer aided design, combined with its brief understanding in the study and practice, from the Angle of modern design method, analyses its characteristics, advantages

5、and help to design, and development trend. Keywords：Computer aided design Mechanical design The development trend 設(shè)計(jì)是人類(lèi)征服自然改造世界的基本活動(dòng)之一，是一種把人類(lèi)需求變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的創(chuàng)造性行為。最初的設(shè)計(jì)是直覺(jué)性設(shè)計(jì)，是由經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)熟練的手工藝人進(jìn)行的，這種設(shè)計(jì)只存在于手工藝人的頭腦之中。隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步，設(shè)計(jì)工作的理論基礎(chǔ)和手段有了很大發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法具有其鮮明特點(diǎn)：突出設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性、設(shè)計(jì)過(guò)程科學(xué)化和程式化、處理問(wèn)題具有系統(tǒng)性和綜合性、最大程度運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，以獲得整

6、體最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和其在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使得過(guò)去難以想象的綜合集成設(shè)計(jì)計(jì)算成為可能，從而改變了設(shè)計(jì)工作方式、拓展了設(shè)計(jì)理論和方法，使設(shè)計(jì)工作包括機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)正是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中很重要的一種手段，那么其發(fā)展和特點(diǎn)如何呢？又是怎樣改變了我們的設(shè)計(jì)方法呢？下面我從CAD的發(fā)展開(kāi)始，以AUTOCAD為例，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要談一談個(gè)人對(duì)此的認(rèn)識(shí)。一、計(jì)算輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，工程界的迫切需要，計(jì)算機(jī)輔助繪圖應(yīng)運(yùn)而生。早期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)是在大型機(jī)、超級(jí)小型機(jī)上開(kāi)發(fā)的，一般需要幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)美元，往往只有在規(guī)模很大的汽車(chē)、航空、化工、

7、石油，電力、輪船等行業(yè)部門(mén)中應(yīng)用，普通的機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域則難以望其項(xiàng)背。進(jìn)入80年代，微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，使計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)逐漸成為現(xiàn)實(shí)。計(jì)算機(jī)繪圖是通過(guò)編制計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件，將圖形顯示在屏幕上，用戶(hù)可以用光標(biāo)對(duì)圖形直接進(jìn)行編輯和修改。AUTOCAD是由美國(guó)Autodesk公司于二十世紀(jì)八十年代初為微機(jī)上應(yīng)用CAD技術(shù)而開(kāi)發(fā)的繪圖程序軟件包，經(jīng)過(guò)不斷的完美，現(xiàn)已經(jīng)成為國(guó)際上廣為流行的繪圖工具。AUTOCAD具有良好的用戶(hù)界面，通過(guò)交互菜單或命令行方式便可以進(jìn)行各種操作。它的多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境，讓非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員也能很快地學(xué)會(huì)使用。在不斷實(shí)踐的過(guò)程中更好地掌握它的各種應(yīng)用和開(kāi)發(fā)技巧，從而不斷提高工

8、作效率。 AUTOCAD具有廣泛的適應(yīng)性，它可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計(jì)算機(jī)和工作站上運(yùn)行，并支持分辨率由320×200到2048×1024的各種圖形顯示設(shè)備40多種，以及數(shù)字儀和鼠標(biāo)器30多種，繪圖儀和打印機(jī)數(shù)十種，這就為AUTOCAD的普及創(chuàng)造了條件。二、CAD 繪圖的優(yōu)勢(shì) 在以往的學(xué)習(xí)和課程設(shè)計(jì)中我們大都采用手工畫(huà)圖，畫(huà)一張完整的圖紙，要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而且要注意圖紙的整潔，線條的寬度，字體的美觀，同時(shí)還要保證圖紙的精準(zhǔn)。這對(duì)于畫(huà)圖功底不是很突出但設(shè)計(jì)思想活躍的同學(xué)無(wú)疑是一道坎。而用CAD繪圖就完全沒(méi)有這些問(wèn)題，粗細(xì)線條全用“特性”來(lái)規(guī)范，一目了然。尺寸也相當(dāng)

9、準(zhǔn)確，在命令提示行里輸入數(shù)值是多少就是多少，十分精準(zhǔn)。畫(huà)線連結(jié)的時(shí)候CAD繪圖的優(yōu)勢(shì)就更加明顯，比如畫(huà)圓與直線相切的時(shí)候，手工繪圖只能憑感覺(jué)覺(jué)得差不多就畫(huà)上去，不同的人畫(huà)出來(lái)就有天壤之別，這不僅影響美觀，還會(huì)使人看起來(lái)不對(duì)稱(chēng)，影響圖紙質(zhì)量。用CAD繪圖，打開(kāi)對(duì)象捕捉就可以直接選擇需要的切點(diǎn)，提高速度的同時(shí)保證精度。尺寸標(biāo)注方面也是更快捷，方便。只要根據(jù)自己設(shè)計(jì)好的標(biāo)注格式，輸入相應(yīng)尺寸數(shù)值，計(jì)算機(jī)就能按要求標(biāo)出來(lái)。在圖紙上制作表頭也很方便， 不必像手工制圖一樣花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間打表格。傳統(tǒng)繪圖方法做出的紙質(zhì)圖紙保存過(guò)程中，由于折疊等原因，鉛筆的痕跡很容易變花，或者不清晰，用CAD軟件制作的圖形、圖象

10、文件可以直接存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)里或者存儲(chǔ)在U盤(pán)中，方便隨時(shí)查看，修改，資料的保管，調(diào)用極為方便。以下面一張我自己AUTOCAD繪圖的截圖為例，我們很容易看出其優(yōu)點(diǎn)。這是我在進(jìn)行CA1340機(jī)床一個(gè)杠桿零件銑端面夾具設(shè)計(jì)時(shí)采用CAD繪圖的截圖，根據(jù)圖中不同的顏色，線條的粗細(xì)，我們可以很清晰地看懂圖紙。而且可以幾乎隨時(shí)隨地跟同學(xué)老師分享，共同探討圖中的問(wèn)題，修改也方便，不會(huì)產(chǎn)生污漬，擺脫了傳統(tǒng)圖紙的局限性。三、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)方法的改變以往的設(shè)計(jì)中。我們總是習(xí)慣于先在腦海中構(gòu)思設(shè)計(jì)對(duì)象的三維圖像，然后再轉(zhuǎn)化為平面圖形展現(xiàn)在紙上，最后還要變?yōu)槿S的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。這個(gè)過(guò)程中，很大一部分勞動(dòng)并非用于設(shè)計(jì)

11、，而是浪費(fèi)在補(bǔ)償落后的技術(shù)上。利用計(jì)算機(jī)軟件（如AUTOCAD、CREO等）的三維設(shè)計(jì)功能，我們就可以直接把思想表現(xiàn)在圖紙上，直觀地顯示在面前，便于設(shè)計(jì)者發(fā)現(xiàn)其不足之處，提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)周期。三維的圖紙不僅可以具體地表達(dá)設(shè)計(jì)對(duì)象的形狀、大小、位置等幾何特征，還可以賦予不同的顏色紋理等信息，表達(dá)其材質(zhì)特點(diǎn)。在與他人進(jìn)行設(shè)計(jì)交流時(shí)也更方便，人機(jī)交互也更為直接。四、CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1、 標(biāo)準(zhǔn)化 傳統(tǒng)形式的手畫(huà)工程圖已經(jīng)有了成熟的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，相互都能理解。而存儲(chǔ)在磁盤(pán)、光盤(pán)上的形形色色的CAD二進(jìn)制數(shù)字記錄，也必須實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。CAD軟件一般應(yīng)集成在一個(gè)異構(gòu)的工作平臺(tái)之上，為了支持異

12、構(gòu)跨平臺(tái)的環(huán)境，就要求它應(yīng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，這里主要是靠標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。目前標(biāo)準(zhǔn)有兩大類(lèi)：一是公用標(biāo)準(zhǔn)，主要來(lái)自國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定單位；另一是市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)，或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，屬私有性質(zhì)。2、 開(kāi)放性 CAD系統(tǒng)目前廣泛建立在開(kāi)放式操作系統(tǒng)窗口9598NT和UNIX平臺(tái)上，在Java LINUX平臺(tái)上也有CAD產(chǎn)品，此外CAD系統(tǒng)都為最終用戶(hù)提供二次開(kāi)發(fā)環(huán)境，甚至這類(lèi)環(huán)境可開(kāi)發(fā)其內(nèi)核源碼，使用戶(hù)可定制自已的CAD系統(tǒng)。3、 集成化 CAD技術(shù)的集成化體現(xiàn)在三個(gè)層次上：其一是廣義CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP經(jīng)過(guò)多種集成形式成為企業(yè)

13、一體化解決方案，推動(dòng)企業(yè)信息化進(jìn)程。目前創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力（CAD）與現(xiàn)代企業(yè)管理能力（ERP、PDM）的集成，已成為企業(yè)信息化的重點(diǎn)；其二，是將CAD技術(shù)能采用的算法，甚至功能模塊或系統(tǒng)，做成專(zhuān)用芯片，以提高CAD系統(tǒng)的效率；其三是CAD基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境實(shí)現(xiàn)異地、異構(gòu)系統(tǒng)在企業(yè)間的集成。應(yīng)運(yùn)而生的虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造、虛擬企業(yè)就是該集成層次上的應(yīng)用。4、 智能化 設(shè)計(jì)是一個(gè)含有高度智能的人類(lèi)創(chuàng)造性活動(dòng)領(lǐng)域，智能CAD是CAD發(fā)展的必然方向。從人類(lèi)認(rèn)識(shí)和思維的模型來(lái)看，現(xiàn)有的人工智能技術(shù)對(duì)模擬人類(lèi)的思維活動(dòng)（包括形象思維、抽象思維和創(chuàng)造性思維等多種形式）往往是束手無(wú)策的。因此，智能CAD不僅

14、僅是簡(jiǎn)單地將現(xiàn)有的智能技術(shù)與CAD技術(shù)相結(jié)合，更要深入研究人類(lèi)設(shè)計(jì)的思維模型，并用信息技術(shù)來(lái)表達(dá)和模擬它。這樣不僅會(huì)產(chǎn)生高效的CAD系統(tǒng)，而且必將為人工智能領(lǐng)域提供新的理論和方法。CAD的這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，將對(duì)信息科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。五、結(jié)語(yǔ)在本論文的編寫(xiě)過(guò)程中，我查閱了很多相關(guān)資料，回顧課程的學(xué)習(xí)以及之前課程設(shè)計(jì)的相關(guān)經(jīng)歷，我覺(jué)得自己對(duì)于設(shè)計(jì)的理解還處于剛剛起步的狀態(tài)，老師的課堂講解是很好的引導(dǎo)作用?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是一門(mén)綜合性學(xué)科，涉及的知識(shí)面廣泛，每一種方法都有其獨(dú)立的數(shù)學(xué)理論，學(xué)好任何一種方法，都必須了解相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法既具有較強(qiáng)的理論性又具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，因此我們?cè)诓粩嘌a(bǔ)充和消化相關(guān)理論知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)注重思考和實(shí)踐的環(huán)節(jié)，應(yīng)用這些方法解決設(shè)計(jì)中的實(shí)際問(wèn)題。對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的初步探索使我受益匪淺，CAD技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，是必不可缺少的一部分，因此，我希望CAD技術(shù)在多種行業(yè)中經(jīng)久不衰，越來(lái)越被業(yè)界人士認(rèn)可熟悉和掌握，它會(huì)給多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)高效與便捷，又會(huì)帶來(lái)成功與機(jī)遇。參考文獻(xiàn)：1. 李春書(shū) 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2013.42. 王鳳歧 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 天津大學(xué)出版社 2004.93. 劉曉冰 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及主流軟件產(chǎn)品 2003.64. 孫江