數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)第一章概念第二章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程

第三章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之虛擬樣機(jī)第四章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用—機(jī)身外形設(shè)計第五章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的總結(jié)數(shù)字化設(shè)計技術(shù)第一章概念第一章概念第一章概念1.數(shù)字化設(shè)計數(shù)字化設(shè)計是指將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，通過基于產(chǎn)品描述的數(shù)字化平臺，建立數(shù)字化產(chǎn)品模型并在產(chǎn)品開發(fā)過程應(yīng)用，達(dá)到減少或避免使用實物模型的一種產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。數(shù)字化設(shè)計具有以下兩個顯著優(yōu)點：1.數(shù)字化設(shè)計（1）減少設(shè)計過程中實物模型的制造。傳統(tǒng)設(shè)計在產(chǎn)品研制中需經(jīng)過反復(fù)多次的“樣機(jī)生產(chǎn)-樣機(jī)測試-修改設(shè)計”的過程，這不僅耗費物力、財力，還使得產(chǎn)品研制周期延長。數(shù)字化設(shè)計則在制造物理樣機(jī)之前，針對數(shù)字化模型進(jìn)行仿真分析與測試，可排除某些設(shè)計不合理性；

（2）易于實現(xiàn)設(shè)計的并行化。相對與傳統(tǒng)設(shè)計過程的串行化，數(shù)字化設(shè)計可以讓一項設(shè)計工作由多個設(shè)計隊伍在不同的地域分頭并行設(shè)計、共同裝配，這在提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與速度方面具有重要的意義。（1）減少設(shè)計過程中實物模型的制造。傳統(tǒng)設(shè)計在產(chǎn)品研制中需經(jīng)第二章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程第一階段：CAx工具應(yīng)用階段。各種CAx工具（CAD/CAE/CAM/CAT等）開始出現(xiàn)并逐步得到應(yīng)用，標(biāo)志著數(shù)字化設(shè)計的開始。第二章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程第一階段：CAx工具應(yīng)CADCAECAPPCAQCAFDCATDCATCAX/設(shè)計工具/信息集成CADCAECAPPCAQCAFDCATDCATCAX/設(shè)計第二階段：并行工程應(yīng)用階段。具體體現(xiàn)在PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）技術(shù)及DFx（如DFM、DFA等）技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計階段的應(yīng)用。并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)的支持下，將原來分別依次進(jìn)行的工作在時間和空間上交叉、重疊，利用原有技術(shù)，吸收了計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的成果，成為產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的重要手段和先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。第二階段：并行工程應(yīng)用階段。具體體現(xiàn)在PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）使能技術(shù)與工具產(chǎn)品數(shù)字化建模、信息集成CAx、DFx、PDM開發(fā)過程重組過程建模、分析、改進(jìn)、監(jiān)控等集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫CSCW協(xié)調(diào)與沖突仲裁組織環(huán)境協(xié)同工作環(huán)境并行工程使能技術(shù)與工具產(chǎn)品數(shù)字化建模、信息集成開發(fā)過程重組過程建模、第三階段：虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用階段。虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種基于虛擬樣機(jī)的數(shù)字化設(shè)計方法，是CAx/DFx建模/仿真技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)，將這些技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期、全系統(tǒng)，并對它們進(jìn)行綜合管理。虛擬樣機(jī)技術(shù)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的觀點，涉及產(chǎn)品全生命周期，支持對產(chǎn)品的全方位測試、分析與評估，強(qiáng)調(diào)不同領(lǐng)域的虛擬化的協(xié)同設(shè)計。第三階段：虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用階段。虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種基于虛擬樣Time=$Time=$第三章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之虛擬樣機(jī)虛擬樣機(jī)是由分布的、不同工具開發(fā)的、甚至異構(gòu)的子模型組成的模型聯(lián)合體：產(chǎn)品的CAD模型產(chǎn)品的外觀表示模型產(chǎn)品的功能和性能仿真模型產(chǎn)品的各種分析模型（可制造性、可裝配性等）產(chǎn)品的使用和維護(hù)模型以及環(huán)境模型等；第三章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之虛擬樣機(jī)虛擬樣機(jī)是由分布的、不同虛擬樣機(jī)支持產(chǎn)品開發(fā)制造的全生命周期需求分析和定義概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計生產(chǎn)制造測試評估使用維護(hù)訓(xùn)練直至銷毀等不同階段概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計測試評估使用維護(hù)訓(xùn)練需求分析和定義銷毀虛擬樣機(jī)支持產(chǎn)品開發(fā)制造的全生命周期概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計測試評估在產(chǎn)品全生命周期中的虛擬樣機(jī)在產(chǎn)品全生命周期中的虛擬樣機(jī)需求樣機(jī)需求樣機(jī)是根據(jù)用戶需求建立的未來產(chǎn)品的可視化和數(shù)字化描述，描述產(chǎn)品功能和外部行為的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行未來產(chǎn)品的功能仿真，給設(shè)計部門演示和說明產(chǎn)品功能的具體要求和使用環(huán)境。給出未來產(chǎn)品的性能要求及其粗略框架，框架由有待填充、細(xì)化和完善的功能模塊組成。需求樣機(jī)需求樣機(jī)是根據(jù)用戶需求建立的未來產(chǎn)品的可視化和數(shù)字化概念樣機(jī)概念樣機(jī)是根據(jù)需求樣機(jī)的要求，對所提出未來產(chǎn)品的方案設(shè)想的可視化和數(shù)字化描述。細(xì)化了功能模塊和模塊間的信息流動關(guān)系。

為產(chǎn)品的性能和外部行為提供物理細(xì)節(jié)和更詳細(xì)的可視化描述。對產(chǎn)品的可制造性、可裝配性及其可維護(hù)性進(jìn)行概略評估。概念樣機(jī)概念樣機(jī)是根據(jù)需求樣機(jī)的要求，對所提出未來產(chǎn)品的方工程樣機(jī)工程樣機(jī)是概念樣機(jī)的進(jìn)一步細(xì)化，主要由產(chǎn)品的各種物理性能模型、CAD模型以及其他模型（成本、維護(hù)等）組成開展產(chǎn)品的各種仿真試驗工作，評估詳細(xì)設(shè)計方案的優(yōu)缺點，以及可制造性、可裝配性、可維護(hù)性等。根據(jù)評估結(jié)果，對產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)進(jìn)度、成本、質(zhì)量提出更為全面的要求。工程樣機(jī)工程樣機(jī)是概念樣機(jī)的進(jìn)一步細(xì)化，主要由產(chǎn)品的各種物理最終樣機(jī)在產(chǎn)品生產(chǎn)、裝配和使用前，虛擬樣機(jī)在工程上基本定型。原型樣機(jī)是將原有樣機(jī)與實際使用環(huán)境相結(jié)合，檢驗產(chǎn)品的實際使用效果，評估進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計方案的可能性。加入可靠性模型、維護(hù)模型和可用性模型，支持產(chǎn)品的虛擬維護(hù)。加入虛擬仿真模型和操作模型，支持產(chǎn)品的使用訓(xùn)練模擬。最終樣機(jī)在產(chǎn)品生產(chǎn)、裝配和使用前，虛擬樣機(jī)在工程上基本定型并行工程是虛擬樣機(jī)技術(shù)指導(dǎo)思想，建模/仿真是虛擬樣機(jī)技術(shù)的核心，協(xié)同仿真是虛擬樣機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵，CAx/DFx/仿真虛擬樣機(jī)技術(shù)的工具。并行工程是虛擬樣機(jī)技術(shù)指導(dǎo)思想，虛擬設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計傳統(tǒng)設(shè)計：設(shè)計對象：物理樣機(jī)設(shè)計環(huán)境：真實環(huán)境，以圖紙上的線條、線框表述設(shè)計對象特點：步驟清晰、責(zé)任明確，但反復(fù)的過程中消耗較大的人力物力和時間虛擬設(shè)計：設(shè)計對象：虛擬樣機(jī)設(shè)計環(huán)境：虛擬環(huán)境，在計算機(jī)上方便進(jìn)行交互、實時、可視化的修改，并能馬上看到結(jié)果。特點：并行工程，協(xié)同工作、異地設(shè)計、資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)，縮短周期虛擬設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計傳統(tǒng)設(shè)計：第四章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用—機(jī)身外形設(shè)計創(chuàng)建機(jī)身幾何外形是飛機(jī)設(shè)計的核心,它是氣動力計算、總體布置、結(jié)構(gòu)和電氣布置等的設(shè)計基礎(chǔ),機(jī)身幾何外形的質(zhì)量直接影響飛機(jī)設(shè)計的質(zhì)量。數(shù)字化機(jī)身設(shè)計方法有線框模型設(shè)計方法和曲面模型設(shè)計方法等。第四章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用—機(jī)身外形設(shè)計創(chuàng)建機(jī)身幾何外本章基于ZX1型旋翼機(jī)機(jī)身線框模型設(shè)計方法步驟如下：1)依照設(shè)計要求、使用要求和人機(jī)關(guān)系等進(jìn)行協(xié)調(diào)布置；2)確定機(jī)身主要參數(shù)及縱向輪廓和橫向輪廓參數(shù)；3)根據(jù)機(jī)身參數(shù)生成用NURBS曲線表示的機(jī)身邊界曲線：根據(jù)機(jī)身參數(shù)點生成用NURBS曲線表示的剖截面輪廓線和縱向曲線，利用曲率圖,檢查曲線的光順性,交互修改或自動光順這些曲線,直至曲線光順為止；本章基于ZX1型旋翼機(jī)機(jī)身線框模型設(shè)計方法步驟如下：4）由各剖截面輪廓和縱向控制線生成機(jī)身線框模型5）利用線框模型生成機(jī)身曲面，并檢查曲面光順性，如果不光順再反饋給第3）步，直到光順為止；6）結(jié)合各曲面塊，完成機(jī)身曲面外形；4）由各剖截面輪廓和縱向控制線生成機(jī)身線框模型相對于短翼、尾梁的造型,機(jī)身的造型要復(fù)雜得多，這主要是由于機(jī)身內(nèi)部裝有眾多的系統(tǒng)和設(shè)備,協(xié)調(diào)關(guān)系非常復(fù)雜。機(jī)身外形構(gòu)造的關(guān)鍵在于如何設(shè)計機(jī)身的控制截面及其位置。從氣動角度看,機(jī)身截面面積越小,機(jī)身的氣動阻力就越小。但是從使用角度看，機(jī)身截面面積越小，機(jī)身空間的體積就越小，機(jī)身內(nèi)部一些系統(tǒng)的可達(dá)性和開敞性就越差。顯然這是一個相互矛盾的過程，因此機(jī)身截面的確定需要綜合考慮這兩方面的約束。既要有足夠的空間容納系統(tǒng),同時也需要滿足最小氣動力要求。相對于短翼、尾梁的造型,機(jī)身的造型要復(fù)雜得多，這主要是由于4.1利用人機(jī)關(guān)系進(jìn)行機(jī)身內(nèi)部布置：人體模型是飛機(jī)內(nèi)部布置的重要工具之一。利用人體模型可以進(jìn)行乘坐舒適性校核，同時可以檢查踏板、駕駛桿、座椅等部件布置的合理性。人體模型通常被用來檢查飛機(jī)內(nèi)部空間如頭部空間、膝部空間、肩部空間、肘部空間等。目前人體尺寸多是以百分位的形式給出的。最簡單的百分位分為三檔：第5百分位、第50百分位、第95百分位，分別對應(yīng)小個子身材，中等個子身材，大個子身材。4.1利用人機(jī)關(guān)系進(jìn)行機(jī)身內(nèi)部布置：人體模型是飛機(jī)內(nèi)部布置的4.2機(jī)身總布局及主要約束條件和參數(shù)的確定

機(jī)身外形特征尺寸參數(shù)主要包括：總長、總寬、總高；這些參數(shù)存儲在機(jī)身的主模型中，用做機(jī)身總體布置，總體尺寸要求ZX1型旋翼機(jī)的總體布局思路是：機(jī)身前部是并排雙座駕駛艙，中部為雙座或三座乘員艙，后部安裝一臺萊康明八缸活塞式發(fā)動機(jī)和三葉推力螺旋槳。該發(fā)動機(jī)體積較大，外形尺寸為1180×870×560mm，發(fā)動機(jī)上部安裝旋翼傳動系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，為減少機(jī)身對螺旋槳的阻塞，機(jī)身造型時將機(jī)身后部切面盡量縮小。對旋翼機(jī)身進(jìn)行了總體布局后，確定進(jìn)行三維造型設(shè)計，確定全機(jī)尺寸和焦點數(shù)據(jù)。利用數(shù)字化設(shè)計手段協(xié)調(diào)分析（見圖4.1、圖4.2、圖4.3）。4.2機(jī)身總布局及主要約束條件和參數(shù)的確定

機(jī)身外形特征尺寸圖4.1機(jī)身總布置圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件圖4.2座艙空間視圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件圖4.3正、副駕駛員操作區(qū)域協(xié)調(diào)圖經(jīng)協(xié)調(diào)后確定了機(jī)身主要特征尺寸為：機(jī)身總長5070mm；機(jī)身最大寬度定為1450毫米，機(jī)身最大高度1560mm；旋翼軸距機(jī)頭3550mm。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件4.3機(jī)身剖截面設(shè)計

為減少機(jī)身的制造難度，降低制造成本，機(jī)身底部平面采用直線形狀；機(jī)身頂點和機(jī)身兩側(cè)有一定的弧度，使外形美觀、流線、氣動阻力小，當(dāng)控制截面外形初步確定以后,就需要確定這些截面的具體尺寸位置。機(jī)身切面外形由上部弧線（R1）、兩側(cè)弧線（R2）和底部直線相交并倒角（r1、r2）而成，如圖4.4所示。上表面半徑R1中心距中心軸1350mm，頂部A點按圖4.5中側(cè)面視圖切面位置確定，兩側(cè)半徑R2中心距中心軸1675mm，B點位置按圖4.5中俯視圖中切面位置確定。截面設(shè)計關(guān)鍵在確定各部分圓弧半徑及中心坐標(biāo)。4.3機(jī)身剖截面設(shè)計

為減少機(jī)身的制造難度，降低制造成本，機(jī)圖4.4機(jī)身切面理論外形示意圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件圖4.5機(jī)身側(cè)面和俯視圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件4.4機(jī)身縱向約束控制線

一般初步設(shè)計出的控制截面從縱向看可能是凹凸不平的,這時通過把機(jī)身橫向截面的一些特殊位置上的控制點用縱向曲線連接起來,光順這些縱向曲線，就可以得到光順的機(jī)身造型。這些參數(shù)通常選擇在機(jī)身的上、下頂點、最大寬度點和機(jī)身截面曲線斜率不連續(xù)的地方。機(jī)身縱向曲線的設(shè)計,可以采用的曲線設(shè)計方法很多,可以是具有解析形式的二次曲線和指數(shù)曲線,也可以是具有插值形式的三次樣條曲線和B樣條曲線。4.4機(jī)身縱向約束控制線

一般初步設(shè)計出的控制截面從縱向看可在縱向曲線光順機(jī)身截面的過程中,需要特別注意機(jī)身截面的協(xié)調(diào)問題。一般來說,縱向曲線的控制點應(yīng)選擇在機(jī)身控制截面上,這樣既可以提高參數(shù)的使用效率,又可以控制機(jī)身外形的變化。在機(jī)身的橫向截面位置通過縱向曲線確定下來以后,機(jī)身的整體外形構(gòu)造就由這些控制曲線確定下來（見圖4.6）。在縱向曲線光順機(jī)身截面的過程中,需要特別注意機(jī)身截面的協(xié)調(diào)4.6各主要控制截面及縱向曲線設(shè)計圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件4.5機(jī)身外形曲面及光順評價

在構(gòu)造曲面塊的時候，最重要的一步是曲率檢查，曲線是否廣順，直接關(guān)系到曲面造型的質(zhì)量。編輯曲線，使其顯示曲率的變化情況。圖4.7為機(jī)身截面輪廓線曲率檢查，可以看出曲平滑光順。如果曲線很不光滑或曲率變化很大，就要對曲線進(jìn)行曲率編輯。首先是粗調(diào)組成該曲線上的點，使其曲率梳都在曲線弧的外部，接下來的就是曲率的細(xì)調(diào)，使其曲率梳平滑光順。設(shè)置更小的顯示比率，將曲率梳的幅值放大，然后在顯示屏上局部放大，以便清晰地調(diào)節(jié)該曲線的曲率，最終要達(dá)到在局部放大曲率梳的情況下，曲率梳光滑連續(xù)。4.5機(jī)身外形曲面及光順評價

在構(gòu)造曲面塊的時候，圖4.7機(jī)身截面曲率檢查數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件第五章數(shù)字化設(shè)計的總結(jié)隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使得基于多媒體計算機(jī)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的并行作業(yè)、分布式運行、虛擬協(xié)作、遠(yuǎn)程操作與監(jiān)視等提供了可能。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展趨勢如下:

(1)制造信息的數(shù)字化,將實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM/CAE的一體化,使產(chǎn)品向無圖紙設(shè)計方向發(fā)展。(2)通過局域網(wǎng)實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部并行工程,通過Internet建立跨地區(qū)的虛擬企業(yè),實現(xiàn)資源共享,優(yōu)化配置,使設(shè)計業(yè)向互聯(lián)網(wǎng)輔助設(shè)計方向發(fā)展;

(3)將數(shù)字化技術(shù)注入傳統(tǒng)產(chǎn)品,開發(fā)新產(chǎn)品,無論從工業(yè)裝備和人民生活需求都是社會發(fā)展的趨勢。

特別是在我國,國家在數(shù)字裝備和數(shù)字設(shè)計的基礎(chǔ)研究方面應(yīng)加大資助力度,建立國家級的研究中心和工程中心;與數(shù)字地球、數(shù)字流域、數(shù)字城市等數(shù)字技術(shù)相適應(yīng),大力發(fā)展和應(yīng)用適合我國國情和國防建設(shè)的數(shù)字設(shè)計技術(shù)和精密、重大數(shù)字裝備;特別重視人才隊伍建設(shè),大力培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新意識、思維活躍、立足國內(nèi)的從事數(shù)字制造基礎(chǔ)研究的高科技人才;積極開展數(shù)字設(shè)計的國際交流和合作,盡快提高我國數(shù)字設(shè)計的研究水平。實現(xiàn)我國設(shè)計業(yè)的跨躍式發(fā)展。第五章數(shù)字化設(shè)計的總結(jié)隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,使得謝謝觀賞謝謝觀賞數(shù)字化設(shè)計技術(shù)第一章概念第二章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程

第三章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之虛擬樣機(jī)第四章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用—機(jī)身外形設(shè)計第五章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的總結(jié)數(shù)字化設(shè)計技術(shù)第一章概念第一章概念第一章概念1.數(shù)字化設(shè)計數(shù)字化設(shè)計是指將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，通過基于產(chǎn)品描述的數(shù)字化平臺，建立數(shù)字化產(chǎn)品模型并在產(chǎn)品開發(fā)過程應(yīng)用，達(dá)到減少或避免使用實物模型的一種產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。數(shù)字化設(shè)計具有以下兩個顯著優(yōu)點：1.數(shù)字化設(shè)計（1）減少設(shè)計過程中實物模型的制造。傳統(tǒng)設(shè)計在產(chǎn)品研制中需經(jīng)過反復(fù)多次的“樣機(jī)生產(chǎn)-樣機(jī)測試-修改設(shè)計”的過程，這不僅耗費物力、財力，還使得產(chǎn)品研制周期延長。數(shù)字化設(shè)計則在制造物理樣機(jī)之前，針對數(shù)字化模型進(jìn)行仿真分析與測試，可排除某些設(shè)計不合理性；

（2）易于實現(xiàn)設(shè)計的并行化。相對與傳統(tǒng)設(shè)計過程的串行化，數(shù)字化設(shè)計可以讓一項設(shè)計工作由多個設(shè)計隊伍在不同的地域分頭并行設(shè)計、共同裝配，這在提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與速度方面具有重要的意義。（1）減少設(shè)計過程中實物模型的制造。傳統(tǒng)設(shè)計在產(chǎn)品研制中需經(jīng)第二章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程第一階段：CAx工具應(yīng)用階段。各種CAx工具（CAD/CAE/CAM/CAT等）開始出現(xiàn)并逐步得到應(yīng)用，標(biāo)志著數(shù)字化設(shè)計的開始。第二章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程第一階段：CAx工具應(yīng)CADCAECAPPCAQCAFDCATDCATCAX/設(shè)計工具/信息集成CADCAECAPPCAQCAFDCATDCATCAX/設(shè)計第二階段：并行工程應(yīng)用階段。具體體現(xiàn)在PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）技術(shù)及DFx（如DFM、DFA等）技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計階段的應(yīng)用。并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)的支持下，將原來分別依次進(jìn)行的工作在時間和空間上交叉、重疊，利用原有技術(shù)，吸收了計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的成果，成為產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的重要手段和先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。第二階段：并行工程應(yīng)用階段。具體體現(xiàn)在PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）使能技術(shù)與工具產(chǎn)品數(shù)字化建模、信息集成CAx、DFx、PDM開發(fā)過程重組過程建模、分析、改進(jìn)、監(jiān)控等集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫CSCW協(xié)調(diào)與沖突仲裁組織環(huán)境協(xié)同工作環(huán)境并行工程使能技術(shù)與工具產(chǎn)品數(shù)字化建模、信息集成開發(fā)過程重組過程建模、第三階段：虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用階段。虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種基于虛擬樣機(jī)的數(shù)字化設(shè)計方法，是CAx/DFx建模/仿真技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)，將這些技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期、全系統(tǒng)，并對它們進(jìn)行綜合管理。虛擬樣機(jī)技術(shù)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的觀點，涉及產(chǎn)品全生命周期，支持對產(chǎn)品的全方位測試、分析與評估，強(qiáng)調(diào)不同領(lǐng)域的虛擬化的協(xié)同設(shè)計。第三階段：虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用階段。虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種基于虛擬樣Time=$Time=$第三章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之虛擬樣機(jī)虛擬樣機(jī)是由分布的、不同工具開發(fā)的、甚至異構(gòu)的子模型組成的模型聯(lián)合體：產(chǎn)品的CAD模型產(chǎn)品的外觀表示模型產(chǎn)品的功能和性能仿真模型產(chǎn)品的各種分析模型（可制造性、可裝配性等）產(chǎn)品的使用和維護(hù)模型以及環(huán)境模型等；第三章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之虛擬樣機(jī)虛擬樣機(jī)是由分布的、不同虛擬樣機(jī)支持產(chǎn)品開發(fā)制造的全生命周期需求分析和定義概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計生產(chǎn)制造測試評估使用維護(hù)訓(xùn)練直至銷毀等不同階段概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計測試評估使用維護(hù)訓(xùn)練需求分析和定義銷毀虛擬樣機(jī)支持產(chǎn)品開發(fā)制造的全生命周期概念設(shè)計詳細(xì)設(shè)計測試評估在產(chǎn)品全生命周期中的虛擬樣機(jī)在產(chǎn)品全生命周期中的虛擬樣機(jī)需求樣機(jī)需求樣機(jī)是根據(jù)用戶需求建立的未來產(chǎn)品的可視化和數(shù)字化描述，描述產(chǎn)品功能和外部行為的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行未來產(chǎn)品的功能仿真，給設(shè)計部門演示和說明產(chǎn)品功能的具體要求和使用環(huán)境。給出未來產(chǎn)品的性能要求及其粗略框架，框架由有待填充、細(xì)化和完善的功能模塊組成。需求樣機(jī)需求樣機(jī)是根據(jù)用戶需求建立的未來產(chǎn)品的可視化和數(shù)字化概念樣機(jī)概念樣機(jī)是根據(jù)需求樣機(jī)的要求，對所提出未來產(chǎn)品的方案設(shè)想的可視化和數(shù)字化描述。細(xì)化了功能模塊和模塊間的信息流動關(guān)系。

為產(chǎn)品的性能和外部行為提供物理細(xì)節(jié)和更詳細(xì)的可視化描述。對產(chǎn)品的可制造性、可裝配性及其可維護(hù)性進(jìn)行概略評估。概念樣機(jī)概念樣機(jī)是根據(jù)需求樣機(jī)的要求，對所提出未來產(chǎn)品的方工程樣機(jī)工程樣機(jī)是概念樣機(jī)的進(jìn)一步細(xì)化，主要由產(chǎn)品的各種物理性能模型、CAD模型以及其他模型（成本、維護(hù)等）組成開展產(chǎn)品的各種仿真試驗工作，評估詳細(xì)設(shè)計方案的優(yōu)缺點，以及可制造性、可裝配性、可維護(hù)性等。根據(jù)評估結(jié)果，對產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)進(jìn)度、成本、質(zhì)量提出更為全面的要求。工程樣機(jī)工程樣機(jī)是概念樣機(jī)的進(jìn)一步細(xì)化，主要由產(chǎn)品的各種物理最終樣機(jī)在產(chǎn)品生產(chǎn)、裝配和使用前，虛擬樣機(jī)在工程上基本定型。原型樣機(jī)是將原有樣機(jī)與實際使用環(huán)境相結(jié)合，檢驗產(chǎn)品的實際使用效果，評估進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計方案的可能性。加入可靠性模型、維護(hù)模型和可用性模型，支持產(chǎn)品的虛擬維護(hù)。加入虛擬仿真模型和操作模型，支持產(chǎn)品的使用訓(xùn)練模擬。最終樣機(jī)在產(chǎn)品生產(chǎn)、裝配和使用前，虛擬樣機(jī)在工程上基本定型并行工程是虛擬樣機(jī)技術(shù)指導(dǎo)思想，建模/仿真是虛擬樣機(jī)技術(shù)的核心，協(xié)同仿真是虛擬樣機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵，CAx/DFx/仿真虛擬樣機(jī)技術(shù)的工具。并行工程是虛擬樣機(jī)技術(shù)指導(dǎo)思想，虛擬設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計傳統(tǒng)設(shè)計：設(shè)計對象：物理樣機(jī)設(shè)計環(huán)境：真實環(huán)境，以圖紙上的線條、線框表述設(shè)計對象特點：步驟清晰、責(zé)任明確，但反復(fù)的過程中消耗較大的人力物力和時間虛擬設(shè)計：設(shè)計對象：虛擬樣機(jī)設(shè)計環(huán)境：虛擬環(huán)境，在計算機(jī)上方便進(jìn)行交互、實時、可視化的修改，并能馬上看到結(jié)果。特點：并行工程，協(xié)同工作、異地設(shè)計、資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)，縮短周期虛擬設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計傳統(tǒng)設(shè)計：第四章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用—機(jī)身外形設(shè)計創(chuàng)建機(jī)身幾何外形是飛機(jī)設(shè)計的核心,它是氣動力計算、總體布置、結(jié)構(gòu)和電氣布置等的設(shè)計基礎(chǔ),機(jī)身幾何外形的質(zhì)量直接影響飛機(jī)設(shè)計的質(zhì)量。數(shù)字化機(jī)身設(shè)計方法有線框模型設(shè)計方法和曲面模型設(shè)計方法等。第四章數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用—機(jī)身外形設(shè)計創(chuàng)建機(jī)身幾何外本章基于ZX1型旋翼機(jī)機(jī)身線框模型設(shè)計方法步驟如下：1)依照設(shè)計要求、使用要求和人機(jī)關(guān)系等進(jìn)行協(xié)調(diào)布置；2)確定機(jī)身主要參數(shù)及縱向輪廓和橫向輪廓參數(shù)；3)根據(jù)機(jī)身參數(shù)生成用NURBS曲線表示的機(jī)身邊界曲線：根據(jù)機(jī)身參數(shù)點生成用NURBS曲線表示的剖截面輪廓線和縱向曲線，利用曲率圖,檢查曲線的光順性,交互修改或自動光順這些曲線,直至曲線光順為止；本章基于ZX1型旋翼機(jī)機(jī)身線框模型設(shè)計方法步驟如下：4）由各剖截面輪廓和縱向控制線生成機(jī)身線框模型5）利用線框模型生成機(jī)身曲面，并檢查曲面光順性，如果不光順再反饋給第3）步，直到光順為止；6）結(jié)合各曲面塊，完成機(jī)身曲面外形；4）由各剖截面輪廓和縱向控制線生成機(jī)身線框模型相對于短翼、尾梁的造型,機(jī)身的造型要復(fù)雜得多，這主要是由于機(jī)身內(nèi)部裝有眾多的系統(tǒng)和設(shè)備,協(xié)調(diào)關(guān)系非常復(fù)雜。機(jī)身外形構(gòu)造的關(guān)鍵在于如何設(shè)計機(jī)身的控制截面及其位置。從氣動角度看,機(jī)身截面面積越小,機(jī)身的氣動阻力就越小。但是從使用角度看，機(jī)身截面面積越小，機(jī)身空間的體積就越小，機(jī)身內(nèi)部一些系統(tǒng)的可達(dá)性和開敞性就越差。顯然這是一個相互矛盾的過程，因此機(jī)身截面的確定需要綜合考慮這兩方面的約束。既要有足夠的空間容納系統(tǒng),同時也需要滿足最小氣動力要求。相對于短翼、尾梁的造型,機(jī)身的造型要復(fù)雜得多，這主要是由于4.1利用人機(jī)關(guān)系進(jìn)行機(jī)身內(nèi)部布置：人體模型是飛機(jī)內(nèi)部布置的重要工具之一。利用人體模型可以進(jìn)行乘坐舒適性校核，同時可以檢查踏板、駕駛桿、座椅等部件布置的合理性。人體模型通常被用來檢查飛機(jī)內(nèi)部空間如頭部空間、膝部空間、肩部空間、肘部空間等。目前人體尺寸多是以百分位的形式給出的。最簡單的百分位分為三檔：第5百分位、第50百分位、第95百分位，分別對應(yīng)小個子身材，中等個子身材，大個子身材。4.1利用人機(jī)關(guān)系進(jìn)行機(jī)身內(nèi)部布置：人體模型是飛機(jī)內(nèi)部布置的4.2機(jī)身總布局及主要約束條件和參數(shù)的確定

機(jī)身外形特征尺寸參數(shù)主要包括：總長、總寬、總高；這些參數(shù)存儲在機(jī)身的主模型中，用做機(jī)身總體布置，總體尺寸要求ZX1型旋翼機(jī)的總體布局思路是：機(jī)身前部是并排雙座駕駛艙，中部為雙座或三座乘員艙，后部安裝一臺萊康明八缸活塞式發(fā)動機(jī)和三葉推力螺旋槳。該發(fā)動機(jī)體積較大，外形尺寸為1180×870×560mm，發(fā)動機(jī)上部安裝旋翼傳動系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，為減少機(jī)身對螺旋槳的阻塞，機(jī)身造型時將機(jī)身后部切面盡量縮小。對旋翼機(jī)身進(jìn)行了總體布局后，確定進(jìn)行三維造型設(shè)計，確定全機(jī)尺寸和焦點數(shù)據(jù)。利用數(shù)字化設(shè)計手段協(xié)調(diào)分析（見圖4.1、圖4.2、圖4.3）。4.2機(jī)身總布局及主要約束條件和參數(shù)的確定

機(jī)身外形特征尺寸圖4.1機(jī)身總布置圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件圖4.2座艙空間視圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件圖4.3正、副駕駛員操作區(qū)域協(xié)調(diào)圖經(jīng)協(xié)調(diào)后確定了機(jī)身主要特征尺寸為：機(jī)身總長5070mm；機(jī)身最大寬度定為1450毫米，機(jī)身最大高度1560mm；旋翼軸距機(jī)頭3550mm。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件4.3機(jī)身剖截面設(shè)計

為減少機(jī)身的制造難度，降低制造成本，機(jī)身底部平面采用直線形狀；機(jī)身頂點和機(jī)身兩側(cè)有一定的弧度，使外形美觀、流線、氣動阻力小，當(dāng)控制截面外形初步確定以后,就需要確定這些截面的具體尺寸位置。機(jī)身切面外形由上部弧線（R1）、兩側(cè)弧線（R2）和底部直線相交并倒角（r1、r2）而成，如圖4.4所示。上表面半徑R1中心距中心軸1350mm，頂部A點按圖4.5中側(cè)面視圖切面位置確定，兩側(cè)半徑R2中心距中心軸1675mm，B點位置按圖4.5中俯視圖中切面位置確定。截面設(shè)計關(guān)鍵在確定各部分圓弧半徑及中心坐標(biāo)。4.3機(jī)身剖截面設(shè)計

為減少機(jī)身的制造難度，降低制造成本，機(jī)圖4.4機(jī)身切面理論外形示意圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件圖4.5機(jī)身側(cè)面和俯視圖數(shù)字化設(shè)計技術(shù)資料課件4.4機(jī)身縱向約束控制線

一般初步設(shè)計出的控制截面從縱向看可能是凹凸不平的,這時通過把機(jī)身橫向截面的一些特殊位置上的控制點用縱向曲線連接起來,光順這些縱向曲線，就可以得到光順的機(jī)身造型。這些參數(shù)通常選擇在機(jī)身的上、下頂點、最大寬度點和機(jī)身截面曲線斜率不連續(xù)的地方。機(jī)身縱向曲線的設(shè)計,可以采用的曲線設(shè)計方法很多,可以是具有解析形式