计算机辅助机械产品设计0901-1_4..docx

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1、第一章机械产品CAD概要1.1综述。1.2机械产品及设计过程概要。1.3计算机与软件概要1.4计算机辅助机械产品设计概要了解了机械设计的思维过程，又了解了计算机的特性与任务，机械产品设计与计算机融合的问题，就自在其中了。机械产品设计与计算机融合的问题，涉及到三个方面，一方面是脑外的存在（表现）形式，二是脑内的存在（表现）形式，三是计算机内部的存在（表现）形式。两种转换，一是大脑内外的转换，二是计算机内外的转换。两种处理，一是大脑内部的处理，二是计算机内部的处理。处理对象的形式主要可以用抽象与形象两种形式来表达，

2、抽象主要用语言文字，形象主要用图形图像。这种形象化的表达与思维在产品设计中称之为艺术性。这样便有了两个艺术性：一方面是机械产品设计的艺术性，另一方面是软件产品设计的艺术性。这两种艺术性都需要创造性，都可以发挥个人的智慧，都可以提供创新的产品。如何将两种艺术性巧妙地进行组合，如何将两种描述方式进行融合与变换，是本教程试图探讨的一个重点。要想将机械产品及设计过程同计算机融合，要解决的基本问题是如何将机械产品及设计过程转化为数据形式、计算机高级语言描述的形式（计算机的可描述性）等。同时，还要将计算机的数据表达方式转换

3、成人的感官习惯的认知方式、各个学科习惯的表达方式等。在这些转换之间有一道鸿沟，这个鸿沟是由双方的语言障碍和双方对问题的处理方式不同造成的。实际上最基本的是表达目的、内容及其相应的表达形式与表达的载体（表达工具）。利用计算机所进行的机械产品设计过程，是由人的大脑及肢体行为进行的，其核心是大脑的作用。通过市场与用户分析，大脑提取了需求参数，通过对提取的主要参数归类，从而形成一个参数结构，该结构的综合特征表达了机械产品的功能。此后，在功能层级将总功能分解为若干个分功能。分功能也需要用确切的参数以及由若干个参数构成的结

4、构来表达。这些参数或结构就构成了机械工程师们的设计子目标，也就是说，语言结构、属性结构、图形结构等的整体表现出了人们需要的功能与目标。对于不同的设计目标，采用相应的设计方法与过程，相应的表述方式来完成。对于不同的设计表征，采用相应的处理方法与过程，相应的最终表述方式来完成。表征方式的转换是计算机处理中的最大难题，这涉及到人的智慧（人工智能）的计算机化处理，尤其是不同类型表征的转换、对应、指证、可表达性等。据此可以分析并获得机械产品及设计过程里的各种描述（表达）方式，表达语言、图形、符号、计算等。利用计算机所进行

5、的机械产品设计过程，是由计算机及其软件行为进行的，而最主要的是软件的作用。计算机通过执行用计算机语言编写的指令序列，完成人们预先确定的设计目标。机械产品的主要参数被计算机语言中的数据取代。确定机械产品的功能是具有确定意义的一组数据及其结构。这些数据就构成了计算机运行软件要输出的设计目标。对于不同的设计目标，采用相应的设计5方法与过程，这些方法与过程将用相应的程序段或函数来完成，相应的表述方式也就放生了改变。通过分析并获得机械产品设计及其过程里的各种描述（表达）方式，表达语言、图形、符号、计算等。将其转化为软件的

6、，实质上就是计算机语言的表述。这种表述有它确定的逻辑关系和适宜的结构组成。实质上也是由一系列的‘行为'（操作系列）构成的。这些行为也将主要有判断、选择、几何构造、分析、计算等。计算机高级语言虽然能比较清晰的告诉人们计算机所进行的工作，但是大脑的构造与工作原理，还是要求人们用简洁抽象的表述方式进行说明和信息交换。完成这个功能的基本手段就是应用各种经过抽象与简化的模型。在软件产品设计及其过程中这些模型主要有数据模型（数据类型与结构）、数据流模型、过程结构模型、对象模型、功能模型、动态模型等等。目的的达到和行为的完成

7、是靠对数据的操作来完成的。因此又一个关键问题是软件产品的模型化问题。要求读者应该具有一定的软件产品设计理论（计算机高级语言、软件工程、软件分析、软件设计与实现等），同时应该具有初步的高级语言编程的经历。要求读者熟悉软件产品设计的规程、过程、思想、理论、技术、方法、工具等。将机械产品抽象为数据及其对数据的操作，可以应用数据流和处理数据的过程，通常称之为瀑布模型的结构化程序设计。或者将机械产品抽象为数据结构及其对数据结构的操作，通常称之为面向对象的方法。还要将自然语言向计算机语言（计算机指令）的转换问题，也就是将自

8、然语言描述的机械产品的设计转化为计算机语言描述的机械产品设计，并且用各种模型填补两种语言之间的鸿沟。机械产品设计过程是由一系列的行为构成的。基于大脑的构造与工作原理，通常人们会抓住主要矛盾和矛盾的主要方面加以分析研究。完成这个功能的基本手段就是应用各种经过抽象与简化的模型。在机械产品设计过程中，这些模型主要有物理模型，数学模型，原理模型等。因此另一个关键是机械产品的物理模型，尤其是力学