計算機輔助設計在機械設計中的應用分析

1、信息技術98《科技與企業(yè)》雜志2013年1月（下）計算機輔助設計在機械設計中的應用分析【摘要】隨著科學技術的不斷進步發(fā)展，越來越多的新技術開是在各個領域中被使用。然而在機械設計領域也不例外。目前，計算機輔助設計在機械設計中應用的非常廣泛，為機械設計提供了許多便利。計算機輔助設計在機械設計中的應用縮短了產品的開發(fā)周期，給企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟效益。根據(jù)本人的一些經(jīng)驗，談談對計算機輔助設計在機械設計中的應用的一些簡單看法，與大家共同進行交流，

2、希望能對大家有所幫助?！娟P鍵詞】計算機輔助設計機械設計應用分析1.前言計算機輔助設計是指通過計算機使用一些繪圖軟件來幫助設計師進行機械設計。原本的機械設計中都是通過手繪來完成圖紙的繪制，通過計算機來進行圖紙的繪制節(jié)省了大量的時間，大大的提高了工作的效率。利用計算機軟件，也便于設計師進行一些其它的操作，使得設計更加的合理，也方便于設計師對設計的產品進行修改，從而使得設計的產品具有更高的質量。另外，在計算機上設計師還可以對設計的產品進行模擬

3、，從而保證產品的合理性。2.計算機輔助設計在機械設計中的重要性機械設計的步驟相對比較復雜，通過計算機的使用，機械設計的每個步驟都可以通過計算機來完成。通過計算機輔助的幫助，我們可以把一些相對比較復雜的工作由計算機來做。比如，零件動力、強度的測試等。這對設計的合理性和設計的效率都有著非常大的幫助。計算機輔助設計經(jīng)過多年的進步和發(fā)展，技術等各方面也相對比較成熟，目前廣泛應用于機械設計中，對機械設計起著非常重要的作用，對機械設計的進步和發(fā)展也

4、有著非常重要的意義。3.計算機輔助設計在機械設計中主要應用的方面計算機輔助應用雖然在機械設計中應用的非常廣泛，但由于目前等一些相關因素的影響，計算機輔助設計主要應用在以下幾個方面。3.1二維繪圖方面的應用繪圖是機械設計中一個非常重要的方面，一直以來都是由設計師手工進行繪制，這就浪費了大量的時間，從而使得工作效率大大降低。而通過計算機，我們就可以來利用一些繪圖軟件進行操作，如PROE、CAD等，通過這些軟件的使用，可以大大降低繪圖的時間，

5、從而使得工作效率提高，繪圖的質量也大大提高。3.2漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化建模建模的具體過程如下：1）新建一個.prt文件（在ProE中，.prt文件代表零件）。在建立該文件的時候，不同的行業(yè)最好使用各自不同的模板，因為在模板中定義了不同的單位、參數(shù)和出圖格式等，所以在建模之前應先選擇合適的模板，以便于后續(xù)工作的進行，如同所示。2）進行參數(shù)設置，如同所示。參數(shù)不用設置太多，只需設置影響齒輪外形的6個參數(shù)就可以了。它們分別是齒輪厚度、模數(shù)

6、、壓力角、齒數(shù)、齒根圓角半徑以及變位系數(shù)。為了方便起見，需要把這些參數(shù)設為實數(shù)型。此外，還要為這些參數(shù)設定一個初始值，如同所示，其中變位系數(shù)的初始值最好設為0，因為使用不變位齒輪的機會比較多，對其他參數(shù)的初始值并沒有具體的要求。具體步驟是：在菜單中選擇SetUp(設置)→Parameters（參數(shù)）→Creat（創(chuàng)建）。3）建模。為了確定漸開線直齒圓柱齒輪的外形尺寸，最好先畫出基圓、齒根圓、節(jié)圓和齒頂圓。4）畫出漸開線。在ProE中畫漸

7、開線的唯一方法就是通過方程畫曲線。具體步驟是：在菜單中選擇CRVOPTIONS（曲線選項）→FromEquation（從方程），然后選擇基準平面（與基圓在同一平面），接著選擇坐標系，然后再設置坐標系類型為Cylindrical（柱坐標），最后在彈出的窗口中輸入曲線方程如下：r=modulenum_teethcos(pressure_ang)[2cos(45t)]theta=tan(45t)180pi(45t)z=0插入一個基準平面DTM

8、1，如圖所示，通過坐標系原點以及漸開線與節(jié)圓交點，并垂直于漸開線所在的平面，然后再插入一個基準軸A1；通過坐標原點并垂直于漸開線所在的平面，接著再插入一個基準平面DTM2，如圖所示，通過基準軸A1，與基準平面DTM1形成一個夾角（該夾角的尺寸通過程序來確定），使用基準平面DTM2對剛才所畫的漸開線進行鏡像操作，這樣齒槽的形狀就確定下來了。3.3圖形和符號的使用在機械設計的過程中，我們需要利用大量的符號。如果我們利用計算機輔助設計，我們可

9、以事先把要用到的符號編輯成符號庫，這樣就可以供我們隨時調用，這樣我們進行設計時就比較方便。另外，在機械設計的過程中，我們還經(jīng)常遇到一些標準化的零件或者一些只是尺寸方面和標準化零件不同的兩件，這樣我們可以把標準化的零件編入庫中，進行應用時只做一些數(shù)據(jù)方面的調整。3.4三維造型、工程分析和報表方面的應用采用實體造型進行機械設計時，通過計算機對實體造型進行處理將會給我們的設計帶來很大的方便，通過軟件的處理，可以使得實體造型更加清晰的展現(xiàn)在設計

10、師的面前。機械設計中我們所必須要進行的分析，我們也可以通過計算機輔助來完成，這將會使得分析劉勁威包頭職業(yè)技術學院內蒙古包頭014035圖模板的選定圖新建.prt文件(下轉第100頁）信息技術100《科技與企業(yè)》雜志2013年1月（下）EPM240，具有低功耗，高密度的特點，可以使用1片，替代大量的邏輯芯片，提高系統(tǒng)的可靠性，及簡單性。③串口模塊RS232接口電路。采用max202芯片，提供57600bps的串口數(shù)據(jù)以供調試。④電機驅動模

11、塊通過達林頓管（ULN2004A）驅動繼電器工作，控制外部的固態(tài)繼電器工作，利于電機的起停。2.2.4設計考慮因為”危險品檢查儀智能控制裝置”是高可靠性，常時間工作，便于現(xiàn)場安裝的設備，所以要求功耗低，體積小，適應工作環(huán)境能力強，所以所有器件都選用工業(yè)級芯片，并且器件封裝都盡可能選用較小的封裝。設計力求簡潔完備。2.3軟件設計術語定義：C語言，匯編主文件Main.c框圖（見上圖）3.觀測效果“危險品檢查儀智能控制裝置”研制出后，樣機安裝

12、在烏魯木齊南站候車廳東側的SMEXV10080B上運轉至今，經(jīng)檢測，其工作狀態(tài)穩(wěn)定，在外界光線強和暗的情況下都能夠準確的檢測到行李（圖像變化），誤報率低，受到車站工作人員的一致好評。4.效益分析一臺三品機的機械傳動部件包括：電機1臺、傳送帶1條、調偏輥2根、托輥3根。每年的使用成本＝各傳動部件的折舊費年＋電機耗電量。以下列出未加裝”危險品檢查儀智能控制裝置”的三品機每年使用成本。名稱數(shù)量單價（元）正常使用時間折合每年使用成本（元）電機1

13、臺12600.002年6300.00傳送帶1條3213.003年1071.00調偏輥2根550.002年550.00托輥3根450.003年675.00電機耗電0.2KW17365≈1241KW0.67每天使用17小時約831.00合計9427.00加裝“危險品檢查儀智能控制裝置”后，三品機機械傳送部分使用時間延長約為未加裝前的3倍，按上述方法，以下列出加裝“危險品檢查儀智能控制裝置”后三品機的每年使用成本。名稱數(shù)量單價（元）使用時間折

14、合每年使用成本（元）電機1臺12600.006年2100.00傳送帶1條3213.009年357.00調偏輥2根550.006年183.00托輥3根450.009年150.00電機耗電0.2KW6365≈438KW0.67每天使用6小時約293.00合計3083.005.結論加裝“危險品檢查儀智能控制裝置”后，每臺三品機每年可節(jié)約使用成本約為9427－3083＝6344元，我局目前各車站正在使用的三品機為88臺，若全部加裝“危險品檢查儀

15、智能控制裝置”后每年可節(jié)約使用成本約為634432＝558，272元。其產生的經(jīng)濟效益是非?？捎^的。6.應用前景僅公安部第一研究所生產的三品機在全鐵路系統(tǒng)中就有幾千臺在運用，加上公路、民航等單位，三品機的數(shù)量是一個龐大的數(shù)字。我們在前期調查中發(fā)現(xiàn)，國內尚無此類產品的應用，“危險品檢查儀智能控制裝置”樣機的研制成功，填補了國內此類產品的空白。該裝置已引起了三品機生產廠家公安部第一研究所的極大關注，因此，該裝置的應用和推廣前景非常廣闊。更加

16、簡化，從而提高工作效率。在機械設計中，有些問題我們需要利用報表和文檔等進行特殊的說明，這些也可以通過計算機輔助來完成。4.計算機輔助設計在機械設計中應用的優(yōu)勢和不足要想在機械設計中很好的應用計算機輔助，必須要具有集合實踐的能力，只有能與實踐完美的結合，才能在設計中運用好計算機輔助設計。機械設計這方面，只有理論和實際能夠很好的結合，才能設計出高質量的產品。目前計算機輔助的使用給我們帶來了很多的優(yōu)勢，但同樣使用計算機輔助也存在著一些不足，在

17、設計中，我們必須利用好計算機輔助給我們帶來的這些優(yōu)勢。4.1計算機輔助的應用使得設計的周期縮短以前的機械設計過程中，往往需要很長的時間才能完成，尤其是一些擁有復雜的幾何結構的零件，采用以往的設計方式，給設計帶來了很大的困難。而如果我們采用計算機輔助軟件進行三維設計，我們就可以用一些簡單的幾何體組建這些復雜的幾何機構，這樣就大大降低了設計的難度，從而也使得設計的周期縮短。另外，采用計算機輔助設計這些三維設計時，還可以對這些零件進行重組，從

18、而設計出其它更加優(yōu)秀的產品。這樣一來，不僅使得設計的周期大大縮短，還是得工作的效率得到了提高。4.2計算機輔助的應用使得零件的設計和修改更加方便在進行零件設計時，難免會出現(xiàn)零件不能滿足一些相關需要的情況，這個時候，我們就需要對設計進行調整。采用以往的方法進行修改，修改起來非常麻煩。而在計算機輔助下進行設計，我們可以方便的對零件進行修改，還可以把零件放在裝配環(huán)境中進行試驗，以使得零件符合裝配環(huán)境的相關需要。在零件環(huán)境中，我們可以方便的看出

19、這個零件設計的每個步驟，這樣我們修改起來也就更容易找到問題的所在，計算機輔助的應用給零件的修改帶來了相當大的便利。4.3計算機輔助在設計中的應用有利于觀察零件的裝配在機械設計中，我們知道采用不同的裝配關系可以出現(xiàn)不同的效果。利用計算機輔助可以把不同的裝配關系進行演示，如果不符合相關要求的裝配關系，那么查找器就可以進行顯示，這樣就方便我們對錯誤的部分進行修改。另外，通過計算機輔助還可以對某些零件的運動進行展示，這樣我們就可以對某些不合理因

20、素進行處理。通過計算機進行演示，這就為我們節(jié)省了產品試驗的費用。另外，計算機輔助的使用還可以使得設計的質量得到提升，計算機輔助設計中有許多先進技術的應用，這就使得設計更加的完善，從而使得設計的質量得到很大的提高。5.結語目前，計算機輔助設計隨著社會的變化發(fā)展也比較迅速，設計人員必須要根據(jù)設計技術和設計理念的不斷變化及時的更新自己，使得自己能夠掌握新的技術和理念，這樣以使得設計的質量得到提高，只有使得設計質量得到提高，才能使得設計的產品能

21、夠滿足激烈市場競爭的需要。另外，我國的計算機輔助設計的水平目前還相對較低，我們必須加強對計算機輔助的研發(fā)工作，這樣才能使得計算機輔助更好的為機械設計服務。參考文獻[1]王瑩瑩郭文峰李錦陽.AutoCAD3DMAXOpenGL在計算機輔助機械設計中的應用比較[J].微型機與應用2002(8).[2]馬軍.計算機輔助設計技術在機械設計中的應用探討[J].煤炭技術2011(5).[3]羅家莉.計算機輔助圖解法在機械設計中的應用[J].北京服裝