第3章 计算机辅助设计new

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1、现代设计方法毛志伟第三章计算机辅助设计3.1概述3.2设计资料的处理3.3计算机辅助图形处理3.4CAD建模技术及产品数据模型3.5计算机辅助机构分析与仿真现代设计方法毛志伟3.1概述1、传统的计算机辅助设计的发展2、现代的计算机辅助设计3、现代与传统计算机辅助设计特点比较4、复杂产品概念5、传统的产品设计6、现代的产品设计现代设计方法毛志伟1、传统的计算机辅助设计的发展•第一次CAD技术革命——曲面造型系统•第二次CAD技术革命——实体造型技术•第三次CAD技术革命——参数化技术•第四次CAD技术革命——变量化技术现代设计方法毛志伟2、现代的计算机

2、辅助设计21世纪世界经济和科学技术飞速发展，全球性的市场竞争日益激烈。企业为了提高竞争力，必须尽快改变品种，更新设计，缩短新产品的研发周期，提高产品的质量，降低产品的研发和制造成本，进行创新性设计。汽车、航空、船舶和铁路机车车辆等型号的产品的复杂度的提高，产品开发过程实质上不仅是考虑制造、装配等全生命周期的并行设计过程，而且是机械、控制、动力学、材料学等多个领域的一体化协同设计过程。现代设计方法毛志伟3、现代与传统计算机辅助设计特点比较（1）系统组成复杂，往往是机械、控制、电子等多个不同学科领域子系统的综合组合体；（2）开发过程复杂，不仅包括时间纵轴

3、上存在的先后设计活动，而且包括横轴上某一时刻并发的设计任务之间的互相影响；（3）系统行为复杂，对总体性能的要求往往高于对单个功能模块的要求，因而增加了产品开发的难度。现代设计方法毛志伟4、复杂产品概念–客户需求复杂–系统组成复杂–产品技术复杂–制造过程复杂–项目管理复杂涉及的–子系统多–学科技术种类多–人员/工具多–与外界环境的交互关系复杂典型复杂产品：–航天器、飞机、汽车、复杂机电产品等现代设计方法毛志伟4、复杂产品概念现代的计算机辅助设计：是面向复杂产品，以并行工程思想为指导，以多学科协同设计为核心，以各领域CAx（如CAD、CAM、CAE等）/

4、DFx（如DFA、DFM等）为工具的全新的设计开发模式。核心：强调系统层面上的优化，重视整体性能。旨在解决航空、航天、汽车、船舶和铁路机车车辆等型号的复杂产品开发，以实现机械、控制、动力学、材料学等多个领域的一体化并行协同设计。现代设计方法毛志伟5、传统的产品设计现代设计方法毛志伟6、现代的产品设计现代设计方法毛志伟3.2设计资料的处理----在计算机辅助设计时，需将设计中要引用的工程数据（实验曲线、图表、各种标准规范、零部件模型数据和加工工艺数据等）存入计算机内存、数据文件或数据库中去，以便在设计时由计算机按设计要求自动检索，结合程序进行运算、加工

5、处理和输出。程序化处理线图的数表化处理列表函数插值现代设计方法毛志伟数表分类：1、简单数表：非函数数表：渐开线齿轮的标准模数2、列表函数表：V带传动小带轮包角系统3、处理方法数表程序化、以数据文件形式独立于程序存于外存中。•在实际工程应用问题中，常将通过实验得到的一系列数据进行分析，然后再根据这些数据建立经验公式。这种建立经验公式的过程称为数据公式化，或称曲线拟合。现代设计方法毛志伟现代设计方法毛志伟•解：对于图中80-100A直线段，取其上两点的坐标：2.3139•x111==,y10和x622=.3,y=1600，则：lgyyyy−−lglglg

6、121=lgx−−lgxxxlglg121•整理后得：lgyx=lg10(2.31391.1137)•即：yx=102.31391.11372.31391.1137nP=101c现代设计方法毛志伟列表函数插值：•线性插值简单易用，精度低，主要用于分布较密集的点间的函数插值；要求插值精度较高时，可用二次插值。•插值法:在插值点附近选取几个合适的点，构造一个简单函数•作为实际列表函数的近似表达式，则中间点x的函数值就用的计算值作为所求的近似值。•1）一元列表函数的插值•（1）线性插值•（2）二次插值现代设计方法毛志伟线性插值：•1)从一维列表中选取两个邻

7、近的自变量x1和x2，并满足：xxx12<<•2)用过A、B两点的直线gx()代替原函数fx()，则由解析几何可写出对称式直线方程为：xx−−xxygx()=+12yyB12yxx12−−xx212f(x)yx−xi1xx−2A•若记：Ax1()=Ax2()=y1gx()x12−xxx21−•则：gxAxyAxy()=+1122()()oxxxx1i2现代设计方法毛志伟•二次插值：利用三个结点构造一个简单函数的方法。•步骤：在一维表中选取三个结点(x11,,,,,yxyxy)(22)(33)•仿照线性插值法，并用三个基本多项式的线性组合得到插值多项式

8、。y(x−−xxx23)()Ax1()=f(x)()x1213−−xxx()y3y(x−−xxx13)()2