计算机辅助设计在机械领域的应用分析

陈鹏冲 李朋阳 李宁

【摘要】计算机辅助设计的出现为机械制造行业带来了新的革命，不仅改善了产品设计的精度，还缩短了产品开发周期，从而创造出高效、安全的产品。文章从计算机辅助辅助设计的重要性。以CAD在技术中的应用为例，探讨了计算机在机械设计中的应用情况。

【关键词】计算机辅助辅助设备；机械设备；应用

CAD 主要是指，通过使用计算机的一些制图软件来帮助机械设计师进行机械设计，这种设计的原理是计算机辅助设计。在传统的机械设计中，多数是通过手制绘图来完成设计的，在目前的机械设计中是通过计算机来完成绘图的，不仅节省了大量的绘图时间，还提高了绘图效率。合理的使用计算机软件，方便设计师进行其他操作，使设计更加合理，也使得设计作品的质量完成的更好。

1.計算机辅助设计的发展和重要性

机械设计是机械工程的重要组成部分，是进行机械生产的前提。同时也是决定机械性能的重要因素，机械性能的好坏取决于设计质量。从狭义上来讲机械设计是指在技术设计过程中，从广义的上来讲机械设计要根据设计者的要求和现有的条件。对机械的工作原理和机械的结构材料的强度，机械零件的形状和大小能量的传递方式进行分析。并形成具体的描述作为机械制造的工作依据。这是一个有创造性的工作，也是建立在成功经验的基础上的，只有将两者结合起来，才能设计高质量的机器。机械设计的步骤都需要计算机的帮助，图形的编辑和数据的计算都需要借助计算机软件的提供支持。除了这些具体的工作可以利用计算机完成后，还可以根据图纸没在计算机上模拟一个模型，对产品的性能和受力情况进行分析，根据出现的状况进行相关的修改不断完善产品的质量，计算机应用技术越来越广泛的应用到机械设计加工中。

2.计算机辅助设计在机械设计制造中的应用优势

计算机辅助设计简称为"CAD"，它是指借助计算机及其图形设备来帮助设计人员进行设计工作的一种技术。经过几十年的发展，计算机辅助设计已被人们广泛应用到各个领域。它在机械设计制造的应用中，有着无可比拟的优势。其优势主要表现在以下几个方面 ：

2.1 有利于提高机械设计制造的工作效率

将计算机辅助设计技术应用到机械设计制造领域，不仅可以将复杂的几何图形变得简单，而且还可以将复杂的运算变得简单，从而有利于使设计师的工作变得简单，进而有利于机械设计制造工作效率的提高。同时，计算机辅助设计技术的应用，还能够使机械重组功能得以实现，从而促进了新零件的开发。

2.2 方便于机械设计的修改

将计算机辅助设计技术应用到机械设计制造领域，不仅可以使新设计在旧环境下就能得以实现，而且还可以按照已有的其他零件的位置来进行新零件的设计，从而大大提高了机械设计的方便性。同时，这还可以为错误零件的修改提供方便。

2.3 有利于提高机械制造产品的质量

随着科学技术的大力发展，机械设计制造技术也获得了巨大的发展。特别是计算机辅助设计技术的应用，极大地促进了机械设计制造技术水平的提高。又机械设计制造水平直接关系到机械制造产品的质量。因此，将计算机辅助设计技术应用到机械设计制造领域，能够有效地提高机械制造产品的质量。

3.计算机辅助设计技术在机械设计中的应用

计算机辅助设计主要包括设计、建模、协同、集成、仿真五个部分。其中包括诸多内容，例如优化设计、概念设计、分析有限元、计算机辅助画图、计算机仿真、计算机辅助设计管理等。目前，计算机辅助绘图已成为CAD中应用较为成熟、完善的领域。最初CAD仅局限在计算机辅助绘图领域，随着理念的创新与技术的进步，CAD逐步发展为计算机辅助设计。计算机辅助设计涵盖了概念设计、优化设计、工程数据库、计算机仿真与分析、智能CAD、接口技术、CAD/CAM集成等。一个健全的CAD系统，还应该包括工程数据库、图形程序库、应用程序库等。以下将对计算机辅助设计技术在机械设计中的具体应用进行分析：

3.1 机械零件

在设计机械零件过程中，一般涉及到大量的计算。例如，在AutoCAD、Visual Basic平台中开发参数化绘图软件、直线共轭内啮和齿轮泵轮设计，通过人机对话方式，修改设计的参数，提高齿轮泵的应用性能。这种方法多在设计一般性机械零件中应用。

3.2 机械设备

设计机械模具已成为机械设计中常应用的问题。通过了解注塑模具的计算机辅助设计特点，提高应用CAD的优越性，了解现状与未来发展趋势。另外，还应充分认识到注塑模具的冷却系统、模具结构、顶出系统以及成型零件工件尺寸的设计，提高模具设计的快捷性、准确性。

3.3 机械系统参数

机械系统参数是机械设计的一部分。例如，分析并计算全液压推土机的行驶静压驱动系统参数，可通过VB6.0平台应用计算机辅助设计技术。通过该软件，除了计算传统的牵引性能之外，还同时可以计算液压系统的速度、刚度、参数校核、系统效率等等。

3.4 机器人

机器人设计是机械设计的综合体现。例如，在应用Pro/E动态仿真原理的基础上，利用CAD计算机辅助设计，凭借SCARA机器人的速度快、精准度高、反应灵敏等特点，研究下棋机器人的手臂操作以及手掌运动过程、运动范围、运动特性，最终确定下棋机器人的具体尺寸与型号结构。通过利用Pro/E动态仿真系统，可确保运动控制的实时性，提高安全性、可靠性。

4. 结束语

目前CAD 随着市场经济的不断发展也在进行着创新，与此同时设计师也要根据设计技术的发展及时更新自己的理念，在提高设计质量的同时满足经济市场的需求。另外由于我国的CAD 水平相对其他国家还比较低，所以目前的工作任务是加强对CAD 的研究工作，只有这样才能使得CAD 更好的应用于机械设计中，更好的为人民服务。

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作者简介：陈鹏冲： 郑州大学机械工程学院学生

李朋阳：郑州大学机械工程学院学生

李宁：郑州大学机械工程学院学生