基于计算机技术的机械设计方法研究

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:solarshu
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摘要:进入新时期以来,我国计算机技术的逐渐发展使得机械制造业出现跨越式的发展,特别是在现代机械设计上,机械制造业在发展的过程之中应该不断提升市场竞争能力。所以,注重提升计算机技术是相当有必要的。当前机械设计的中心内容则是以计算机技术的发展为基点,并且现代机械的发展在设计方法上也提出相应的要求。所以,对于计算机技术进行分析,可以较好的促进机械技术水平的发展。 关键词:计算机技术;机械设计;方法 中图分类号: TH122 文献标识码: A 引言    计算机辅助设计指引用计算机及其图形设备帮助设计师的工作人员进行设计工作,在机械设计中,传统的方法是工作人员要用草图设计,将草图变为工作图。而由计算机辅助设计技术来实现,可以让计算机自动产生设计结果,方便图形快速显示出来,使设计人员及时对设计作出判断和修改,并可以利用计算机进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 1、现代机械发展对设计方法的要求    传统的机械设计由于受到设备条件和技术水平的限制,只能通过粗略的计算和各种静止化的假设来完成机械设计。在这样的设计过程中,必然会带有个人的经验和随意性,所设计出来的机械设备必然会有不合理之处,在高效化和准确化上必然存在着缺陷。而现代设计技术是对传统设计的一种深化和丰富,其核心特征就是以计算机技术为核心。计算机的飞速发展对机械设计产生了巨大的影响。    现代机械设计运用当下飞速发展的计算机技术、电子、数学、力学等技术,使得机械设计从过去的粗放简单化的设计转变为基于计算机数据的动态精确设计。针对这种需求,现代机械设计必然要求具有分析、检索信息和快速运算的能力,而这必然需要使用计算机和人工智能等技术。几乎在产品设计的各个阶段,都需要运用现代科技观念和成果,动态、优化和计算机化已经成为现代机械设计的核心部分。此外,由于市场竞争的激烈以及用户对产品质量和价格等的要求越来越高,因此将各种新技术应用在机械设计中,从而达到提高设备的质量、降低设备的成本、缩短产品生产工期的目的。 2、现代机械设备设计的主要特点    2.1、智能化    在现代大型机械的制造过程中,要求设计能够进行分析、分解和综合,这个过程包含着创造性的智能活动。    2.2、经济化    这是市场竞争和用户需求的必然要求。    2.3、集成化    即是将现代各种高端技术融进其中,形成人机一体化、机电一体化和硬件软件一体化。    2.4、精确性    现代机械设计的复杂性和综合性要求在设计中必须能够达到精确性的要求,也是现代计算和分析技术发展的结果。    2.5、动态性    在分析设计产品时,要从动态的角度出发,设计组织的合作协调也具有动态性。    2.6、并行化    在设计时需要考虑到后续工作,从而实现DFM和DFA,达到减少废品和降低库存消耗的目的,保持经济性。 3、计算机技术在机械设计中的地位    在对机械进行设计时,计算机技术的发展对其产生了很大的影响,这样就使得传统的设计方式逐渐在向CAD技术方向发展,同时在发展过程中逐渐形成了自动化设计的情况,这样在设计效率方面得到了很大的提高计算机技术的发展使得产品结构设计从二维模式向三维模式在不断进行转变,同时也能更好的对产品的形状以及尺寸进行表示,同时利用计算机技术能够更好对设计数据进行分析。在进行設计时设计的方法是非常的多,这样就使得在设计过程中更加无法离开计算机技术。 4、逆向工程中CAD的应用  逆向工程是一种消化、吸收先进设计的重要手段。技术的自主研发固然重要,但研发成本却是相当高昂的,而且研发过程还受到科技人员的素质、国家财政的投入、现有条件等各方面因素的影响,因而一项新技术的产生通常需要几年甚至十几年的时间,这对于技术条件及设备相对落后的发展中国家而言是不可想象的。因而,充分利用他国的科技成果,在消化、吸收的基础上再进行创新不失为一种加快科技发展的重要手段。日本在二战结束后的重新崛起,很大程度上是因为他大规模引进美国、英国等欧洲发达国家的先进技术,并做了很好地消化吸收,从而转化为本国生产力的一部分。逆向工程就是在只有产品或实物模型的条件下,在了解产品原设计的基础上,逆向重构产品零部件的CAD模型,已达到设计创新的目的。以前的“逆向工程”技术的研究和应用都集中在实物方面,即在拆解原有产品的过程中,重建产品实物模型,以实现新产品的制造。随着现在机械制造技术的发展,可以通过坐标测量设备、通用的CAD软件等方法,把实物样件转化为CAD模型,综合利用CAM(计算机辅助制造)、CIMS(计算机集成制造系统)等技术对其进行处理和再设计。Pro/Engineer软件中SCAN-TOOLS是一个专用的逆向设计模块,可以通过数据点构造网格曲线,并对点云进行拟合,以得到光滑、连续的曲面,再对曲面进行交互修改,从而得到与实物一致的CAD模型。SCAN-TOOLS与Pro/SURFACE配合使用,可以在曲面生成后,通过切割、裁剪、延伸等工作,将曲面转换为实体,再利用Pro/Engineer软件基于特征的参数化设计功能,完成模型的二次设计,实现CAD模型的重建。 5、机械设计中CAD技术优点    在机械设计中运用CAD技术能够更好的使设计师对产品进行设计和表现,利用CAD技术的能够得到更加生动的三维立体图形,这样能够将设计人员的注意力更好的集中在产品设计方面,同时也能更好的在设计过程中进行深人,这样能够更好对外进行展示和交流。在对机械进行设计时利用CAD技术能够更好的节省工作量,同时也能更好的缩短设计时间。CAD技术在进行新机械设计的时候,已经对此零件的设计信息进行了继承,囚此,在设计中工作人员只要将此个别零件的数据进行补充即可,这样系统就会自动得到设计的方案,囚此,在时间方面是非常节省的,同时在工作效率方面得到了提高。    装配环境中实现对零件的设计和修改。在装配环境中,可以运用CAD技术进行新零件的设计,而且可以参照相邻零件进行新零件的设计,这样可以保证新零件和相邻零件在配合上的精确性,避免囚为在设计新零件时由于误差而导致与相邻零件的无法匹配,比如可以在装配环境中,根据箱体的形状等相关数据设计出与之相配的箱盖。同时,在零件环境中还可以运用资源查找器,当零件设计完 成时,在资源查找器里,会列出零件在设计时的每一个步骤,还可以通过进行零件回访,观看整个制造过程。修改零件时,可以在资源查找器中找到零件步骤,直接修改,而且在装配环境下,要进行对零件的修改,只需要点击零件就能拼人零件环堵夹对其拼行修改。 6、结语    计算机辅助设计技术在确保机械设计的精度、处理机械设计中的大量数据、绘制复杂图形等方面发挥着重要作用,但这些计算机辅助设计的技术大都产自欧美等发达国家,我国自主研发的较少,加之对引进他国的技术没有完全消化,致使我国的机械制造业水平同国外相比,还存在较大差距,仅以目前的矿山机械设备为例,我国的输送机特性研究只有理论,还没有成熟的安全设计方法。因而,应加强计算机辅助设计的自主研发能力,为我国的机械设计提供必要的技术支撑,从而提高我国的机械装备水平。 参考文献: [1]姜亮.基于语义网技术的机械设计方法和技术研究[D].大连理工大学,2009. [2]王赫男.基于MATLAB的机械设计方法研究[J].佳木斯教育学院学报,2012,12:411+426. [3]王宝香.基于计算Web的机械创新设计研究[J].煤炭技术,2013,01:20-21. [4]曹保金.基于MATLAB的机械设计方法研究[D].西华大学,2010.
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