计算机图形学及cad技术讲义——绪论

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1、第一章绪论第一章绪论目录第一章绪论21．机械CAD技术概述21．1机械CAD的概念21．1．1机械产品设计过程21．1．2机械CAD的概念41．2机械CAD的内容41．2．1机械CAD系统的基本功能51．2．2机械CAD系统的任务51．3机械CAD的作用81．3．1机械CAD的应用81．3．2机械CAD的作用82．机械CAD系统的构成92．1机械CAD系统的构成92．2机械CAD系统的硬件102．2．1计算机系统112．2．2输入设备122．2．3输出设备142．2．4外围设备172．3机械CAD系统的软件172．3．1系统软件172．3．2支撑软件182．3．3应用软件182．3

2、．4典型软件介绍192．3．5产品数据交换213．机械CAD技术的发展223．1机械CAD的发展历程223．1．1二维绘图和三维几何造型阶段233．1．2三维曲面和实体造型阶段233．1．3参数化造型和变量化造型阶段233．1．4知识驱动与协同设计时代243．2机械CAD的发展趋势243．2．1集成化243．2．2网络化263．2．3智能化263．2．4标准化273．2．5专业化27思考与练习2827第一章绪论第一章绪论1．机械CAD技术概述1．1机械CAD的概念1．1．1机械产品设计过程为了说明机械CAD的概念，这里首先以内燃机的设计为例，介绍一般机械产品的设计过程和活动。内燃机

3、属于复杂机电产品，其设计是一项非常复杂的工作，一般由以下几个环节组成。（一）产品开发计划阶段此阶段由下述环节组成：（1）确定任务主要是根据市场需要（进行必要性、可行性论证）和法规需要来确定，这个环节应该是在企业产品规划中确定。（2）组织设计人员（3）调查研究1）访问用户，调查市场对欲开发产品的要求和技术需求。2）了解制造厂的工艺条件、设备能力以及配件供应情况。3）收集同类先进产品的资料，包括性能参数、结构方案。4）确定参考样机。现在一般没有从零开始的产品设计，许多产品都是在某个参考机型的基础上进行改进设计。（4）确定基本性能参数和结构形式主要通过同类机型对比、经验公式计算、动力学计

4、算和整机多领域物理建模仿真分析进行确定。（5）拟定设计任务书1）说明开发该产品的原因、主要用途、适用范围等。2）说明产品的主要设计参数和要达到的技术指标。3）主要结构及零件参数。4）产品系列化和变型的可能性。设计任务书是一个简单的设计任务书，其中的某些指标还要在设计中调整。在设计完成之后，还要编写比较详细的设计说明书，对所设计的产品进行总体和分部分描述，对主要参数的选取进行说明。（二）设计实施阶段1．总布置设计及零部件设计确定总体方案之前，一般要拟定几种方案，进行多方案讨论、分析和比较。经过反复修改后得出初步方案，随即进行下面的工作程序。27第一章绪论1）产品总布置设计，三维实体造

5、型和虚拟装配。确定主要零部件的允许运动尺寸、结构方案、外形图。2）按照企业标准编制零部件图样目录。3）进行零部件三维图细致设计，绘制零部件工作图、整机纵横剖面图。2．主要零部件的试制3．系统及零部件的理论分析、虚拟试验以及系统标定该阶段主要进行主要受力零部件的理论请读校核；运动机构的动力学计算评价等。（三）产品试制检验阶段1．样机试制在总体设计和零部件强度理论计算之后，就可以进行产品的施工设计。此阶段决定零部件的加工精度和工艺处理规范、部件结构调整。2．样机试验此阶段要进行整机磨合、性能调整、性能试验等各种试验。（四）改进与处理阶段1．样机鉴定与改进在总结样机试制、样机性能试验和用

6、户配套试验的基础上，往往要进行多方面的综合改进和进一步的试验观察，然后进行产品鉴定。鉴定时设计和试制单位需要提供的主要文件有：1）设计任务书；2）产品研发试制总结；3）产品各种性能试验报告；4）产品生产产量成本盈亏分析；5）用户使用报告。2．小批量生产和扩大用户试验这里以内燃机为例介绍了复杂机电产品的设计过程，不同产品的生产过程各不相同。但总的来说，复杂机电产品的设计与开发是一个相当复杂的过程。一个型号产品往往要经过几年的设计与开发周期才能得以完善。一般情况下，机械产品的设计过程可以分成以下七个阶段：——需求定义；——功能定义；——原理制定；——模型结构化；——结构设计；——细化；

7、——修改完善。在有计算机辅助的情况下，对上述阶段来说产生以下的工作方式：如前所述的设计阶段包含不同的设计活动：——获取信息；——定义；——计算；27第一章绪论——模拟；——成型；——评价；——修改；——提供文档。1．1．2机械CAD的概念不同产品的生产过程各不相同。对于一般的产品，设计过程可分为初步设计和详细设计两个阶段。最初的初步设计阶段，就是要研究满足功能要求的总体几何形状和结构，并进行大致的性能预测、强度分析、机构分析等模拟分析工作。在此过程中，首先利用计算机查