时域分析方法的计算机辅助设计设计
时域分析方法的计算机辅助设计
院系：机电与自动化学院
专业班级：电气工程及其自动化
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指导老师：
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时域分析方法的计算机辅助设计Computer aided design method of time domain analysis
目录
摘要..........................................................................................I Abstract....................................................................................II 绪论 (1)
1基于MATLAB的线性系统的时域分析及仿真 (3)
1.1 基础理论概述 (3)
1.1.1 时域分析法的简述 (3)
1.1.2控制系统的动态性能指标 (3)
1.2一阶系统的时间响应及动态性能分析 (4)
1.2.1一阶系统的数学模型及单位阶跃响应 (4)
1.2.2 一阶系统的动态性能分析 (5)
1.2.3系统仿真及结果 (5)
1.3二阶系统的时间响应及动态性能分析 (6)
1.3.1 二阶系统的数学模型及单位阶跃响应 (6)
1.3.2过阻尼二阶系统动态性能指标分析 (7)
1.3.3欠阻尼二阶系统动态性能指标分析 (9)
1.3.4仿真验证 (11)
2 系统的稳定性分析及其稳态误差计算 (18)
2.1 系统稳定性概念 (18)
2.2仿真验证 (19)
2.3稳定误差分析 (20)
2.3.1 误差与稳态误差 (20)
2.3.2 稳态误差的计算 (21)
3二阶系统的Matlab实验设计及仿真 (23)
3.1实验方案及其简要步骤 (23)
3.2实验数学模型 (23)
3.3实验结果 (26)
3.3.1实验箱仿真结果 (26)
3.3.2 计算机仿真结果 (28)
结论 (29)
致谢 (30)
参考文献 (31)
附录 (32)
摘要
随着时代的进步和科技的发展，自动控制技术在航天与航空工业、电力工业，原子能工业等领域中的应用越来越广泛。同样，自动控制技术将在未来拥有更重要的地位。时域分析法是一种最基本的分析方法，可以直接在时间域中对系统进行分析校正，直观准确，可以直观的表达出时域特性，是学习频域法，复域法的基础。它是根据系统微分方程，且以拉氏变换为工具，直接求出系统时间响应，然后按照响应曲线来分析系统的性能。
论文对时域分析法的基本定义、意义及其系统性能指标进行了归纳总结,分析研究了一阶、二阶的时域响应特性及动态性能,同时利用MATLAB软件及软件中的Simulink来实现自动控制系统时域的分析。本篇论文介绍了利用MATLAB软件对自动控制系统进行线性系统分析和时域分析及仿真的方法，通过直观的分析和仿真达到自动控制系统的优化。在理论分析的初始阶段，通过一些推导的计算，从而得出了系统的性能指标包括超调量、峰值时间、稳定值和上升时间的这些理论值，然后再通过系统模块设计与仿真，从而得出相关参数与系统时域响应之间的关系。
关键词：自动控制系统时域分析MATLAB 仿真动态性能
Abstract
With the development of scientific and technological progress,Automatic control technology applications in the aerospace, power industry, the field of atomic energy industry and other more widely,Similarly, automatic control theory and technology will have a more important role in the future.Time domain analysis method is the most basic method of analysis,It can visually express the temporal characteristics, the system can be analyzed directly Correction In the time domain,Intuitive and accurate，It is the study of complex domain method and frequency-domain method basis.Time domain analysis method is based on the system of differential equations,Laplace transform as a tool to System response time obtained directly,then follow the response curve to analyze system performance.
Papers basic definition of the time-domain analysis, the significance and its static and dynamic performance indicators were summarized,It analysis of the first order, second order and higher-order systems’the time domain response and dynamic performance,Describes the use of advanced MATLAB software for automatic control system simulation and time domain analysis of linear systems with state space analysis method,Through simulation and analysis fast and intuitive automatic control system to optimize.In the theoretical analysis stage, through some derivation calculated the dynamic performance of the system: the theoretical peak time, overshoot, stable value and rise time, she then through the system design and simulation modules to draw relevant parameters qualitative relationship between the time domain response system.
Key word:Automatic control system Time-domain analysis MATLAB Dynamic Performance Simulation
绪论
首先介绍的是时域分析方法的发展历程，1868年，英国的物理学家迈克斯韦，开始探索运用数学的方法分析控制系统的一个途径。这方法奠定经典控制理论中时域分析法的基础。美国的物理学家耐奎斯特，则使用了复变函数得理论建立了稳定性的判断准则，而这是在1932年，这个准则奠定了频率分析法的基础，随后博德进行更进一步的发展，形成经典控制理论的时域分析方法。
20世纪50年代，采用数字模拟在模拟计算机上进行的实验研究。到20世纪60年代初，随着数字电路和计算机技术的飞速发展，采用数学模型在数字计算机上借助于数值计算方法所进行的仿真实验。其特点是计算与仿真的精度较高。再到20世纪80年代，采用先进微型计算机，基于专用的仿真软件，仿真语言来实现的仿真技术，其数值计算功能强大，使用方便，易于掌握。这是当前主流的仿真技术和办法。
MATLAB的发展也是随时间在不断地进步，控制系统的计算机辅助分析与设计的早期应用在Jones和Melsa于1970年出版的专著中已有反映。他们给出了大量的Fortran的源程序，可以直接应用于控制系的分析与设计。这也被认为是第一代控制系统计算机辅助分析与设计的软件。
第二代的系统设计与分析软件显著的特点是人机交互性。如Moler在1980年推出的Matlab语言和Astrom在1984年推出的软件INTRAC。这些软件和当时十分盛行的C语言和Forthan语言一样，往往需要用户掌握其编程方法。不同的是，由于这些软件的专用性，故其集成度和编程大大高于C这类语言，从而得到广大使用者的青睐。
Matlab语言除了易于学习和使用、扩展能力强、编程效率高、运算功能强大以及界面友好等优点外，更重要的一点是具有大量的配套工具箱。而这些工具箱的设计者都是相应领域的著名专家。这使得Matlab语言目前已经成为控制界国际上最流行的软件。
Matalb语言除了具有强大的数值运算和图形功能外，还有其他的语言难以比拟的功能，就如它提供的应用在许多领域中的工具箱。除此此外，Matlab与其他语言的接口也同样能够保证其可以和各种强大的计算机软件相互结合，发挥其更大的作
用。
Simulink是Mathworks公司开发的一个软件产品。它具有着重要的影响，它拥有着两个功能：simu（仿真）和link（连接），就是可以方便地利用鼠标在模型窗口上画出所需系统的模型图，从而对系统进行建模，分析与仿真，从而使一个复杂的系统模型的建立与仿真变得简单而又十分的直观。但是Simulink是不能单独运行的，需要在Matlab环境下来运行。
我论文所研究的主要内容包括运用MATLAB软件，对时域分析方法进行较广泛的仿真研究、逐步对各阶系统进行了设计、仿真及时域响应分析、运用MATLAB软件，对时域分析方法进行相关实验设计以及对仿真中的曲线、结果做出必要地分析和说明，并得出结论。
1 基于MATLAB 的线性系统的时域分析及仿真
1.1 基础理论概述
1.1.1 时域分析法的简述
时域分析法是根据系统的微分方程，以拉普拉斯变换（简称拉氏变换）作为数学工具，直接解出控制系统的时间响应。然后，依据响应的表达式以及其时间响应曲线来分析系统的控制性能，诸如稳定性、快速性、平稳性、准确性等，并找出系统的结构、参数与这些性能之间的关系。不同的方法有不同的特点，与根轨迹法、频率法相比较而言，时域分析法是一种直接分析法，易于为人们所接受；此外，它还是一种比较准确的方法，可以提供系统时间响应全部信息。
时域分析法有四种常用的典型外作用：单位阶跃作用、单位斜坡作用、单位脉冲作用、正弦作用。控制系统能稳定工作，是研究系统动态性能与稳态性能的重要的前提。
1.1.2 控制系统的动态性能指标
一般认为，跟踪和复现阶跃作用对系统来说是较为严格的工作条件。故通常以阶跃响应来衡量系统控制性能的优劣和定义时域性能指标。系统的阶跃响应性能指标如下所述：
（1） 延迟时间t d ：指单位阶跃响应曲线h （t ）上升到其稳定值得50%所需要的时间。
（2） 上升时间t r ：指单位阶跃响应曲线h （t ），从稳定值的10%上升到稳定值的90%所需要的时间；对有振荡的系统，（也有指从零上升到稳定值所需要的时间）。
（3） 峰值时间t p ：指单位阶跃响应曲线h(t)超过其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。
（4） 超调量σ%：指在响应过程中，超出稳态值得最大偏离量和稳态值之比，即
100%
h )
()(%?∞∞-=
）
（h t h p σ （1-1）式中 h
（t p ）——单位阶跃响应的峰值； h （∞）——单位阶跃响应的稳态值。
（5） 调节时间t s ：在单位阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%（有时也取±2%）作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带的最小时间，称为调节时间（或者过渡时间）。调节时间t s 标志着过渡过程结束，系统的响应进入稳态过程。 （6） 稳态误差e ss ：当时间t 趋于无穷大时，系统单位阶跃响应的实际值，（即稳态值）与期望值[一般为输入量1（t ）]之差，一般定义为稳态误差，即
）（∞=h -1e ss （1-2）很显然，当h （∞）=1时，此系统的稳态误差为零。
上述六项指标中，延迟时间t d 、上升时间t r 和峰值时间t p ，均为表征系统响应初始段的快慢；调节时间t s 表示系统过渡过程持续时间，是系统快速性的一个指标；超调量σ%反映系统响应过程的平稳性；稳态误差e ss 则反映系统复现输入信号的最终（稳态）精度。下面将侧重以超调量σ%、调节时间t s 和稳态误差e ss 这三项指标；分别评价系统单位阶跃响应的平稳性、快速性和稳态精度。
1.2 一阶系统的时间响应及动态性能分析
1.2.1 一阶系统的数学模型及单位阶跃响应
由一阶微分方程描述的系统，称为一阶系统。一些控制元部件及简单系统，如RC 网络、发电机、空气加热器、液面控制系统等都是一阶系统。
一阶系统的微分方程： ()()()t r t c dt
t dc T
=+ （1-3）
式中 c （t ）——输出量； r （t ）——输入量； T ——时间常数。
一阶控制系统的结构图，如图1-1所示。
图1-1 一阶控制系统
其闭环传递函数：
Φ(s)=
K s +K =1
1
+Ts （1-4） 式中 T=1/K ——一阶系统的时间常数； λ=－1/T ——系统特征根；
时间常数T 是表征系统惯性的一个主要参数，故一阶系统也称为惯性环节。 1.2.2 一阶系统的动态性能分析
一阶系统的单位阶跃响应曲线是一条从零开始，按指数规律上升并最终趋于1的曲线，且一阶系统的单位阶跃响应： ()t
T
1- e
-1t h —=， t ≥0 （1-5）
由于一阶系统的阶跃响应没有超调量，所以其性能指标主要是调节时间t s ，它表征系统过渡过程的快慢。由于t=3T 时，输出响应可达稳态值的95%。故一般取 t s =3T ，对应5%误差带 （1-6）
显然，系统的时间常数T 越小，调节时间t s 越小，响应曲线很快就能接近稳态值。
1.2.3 系统仿真及结果
选取不同的时间常数T ，仿真参数T 分别取值为：1，4，6，10。MATLAB 仿真程序，参见附录一。
利用simulink 仿真，设置仿真时间为10s ，如图1-2所示：
图1-2 一阶系统阶跃响应simulink仿真图
仿真曲线，如图1-3和1-4所示：
图1-3 matlab程序仿真一阶系统阶跃响应曲线
图1-4 simulink 仿真曲线
仿真分析：系统的时间常数T 越小，调节时间t s 越短，响应曲线能更快的接近稳态值，系统响应越迅速。
1.3 二阶系统的时间响应及动态性能分析
1.3.1 二阶系统的数学模型及单位阶跃响应
二阶微分方程描述的系统，统称二阶系统，而二阶系统的微分方程为
）（）（）（）（t r t c dt t dc 2dt t c d 2
n 2n n 2
2ωωξω=++ （1-7） 式中 r （t ）——系统的输入量； c （t ）——系统的输出量； ωn ——无阻尼自然频率； ξ ——阻尼比；
由式（1-7）可得该二阶系统的传递函数
2n n 2
2
n s 2s s ωξωωφ++=）（ （1-8）
式中 ωn ——无阻尼自然频率； ξ ——阻尼比；
这两个参数完全决定了二阶系统的响应特性，是二阶系统重要的特征参数。对于不同的二阶系统，ωn 和ξ的物理意义是不同的，对应的系统结构图，可由图1-5所示。
图1-5 二阶系统结构
若系统阻尼比取值范围不同，则特征根形式不同，响应特性也不同，由此可将二阶系统分为以下几类：
（1） 当0<ξ<1时，特征方程有一对实部为负的共轭复根，系统的时间响应具有振荡特性，称为欠阻尼系统。
（2） 当ξ=1时，特征方程有两个相等的负实根，称为临界阻尼系统 （3） 当ξ>1时，特征方程有两个不相等的负实根，系统的时域响应具有非周期特性，称为过阻尼系统。
（4） 当ξ=0时，特征方程有一对纯虚根系统响应为持续的等幅振荡，称为零阻尼系统。
（5） 当ξ<0时，特征方程有两个正实部的跟，称为负阻尼状态。 1.3.2 过阻尼二阶系统动态性能指标分析
当阻尼比ξ>1时，二阶系统的闭环特征方程有两个不相等的负实根。因此，二阶系统的特征方程：
0T 1s T 1s s 2s 212
n n 2=???? ??+???? ?
?+=++ωξω
（1-9）
式中 )
1(1
T 2
1--=
ξξωn ，)
1(1
T
2
2
-+=
ξξωn
且T 1>T 2，ωn 2=
2
1T T 1
。于是闭环传递函数为
()()
1s T 1
s T 1
s R s C 21++=）（）（ （1-10） 因此，过阻尼二阶系统可以看成是两个时间常数不同的惯性环节串联。
取C （s ）的拉氏反变换，得单位阶跃响应，见式1-11
h(t)=1+1
T T
T e 1
2
t
1
--+1T
T e 2
1t
2
--T (t ≥0)
（1-11）
式中稳态分量为1，瞬态分量为后两项指数项。可以看出，瞬态分量随时间t 的增长而衰减到零，最终输出稳态值为1，所以系统稳态误差为零。
图1-6 过阻尼二阶系统δ%与ξ的关系曲线
由图1-6可知，在其它参数一定的情况下，随着阻尼比ξ的增大，超调量δ%逐渐减小。
1.3.3 欠阻尼二阶系统动态性能指标分析
0<ξ<1的二阶系统称为欠阻尼二阶系统。在二阶系统中，欠阻尼二阶系统比较多见。由于欠阻尼二阶系统具有一对实部为负的共轭复特征根，时间响应呈衰减振荡特性，故又称为振荡环节。
（1） 系统闭环传递函数的一般形式为
2n n 2
2n s 2s s R s C ωξωω++=）（）（
(1-12)
欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应
h(t)=1-ξ
ω
ξ
2
-1e
n
-t sin(
ξ
2
1-ωn
t+arctan
ξ
ξ
2
1-) (1-13)
欠阻尼二阶系统单位阶跃响应曲线位于两条包络线2t --1/e 1n ξξω±之间，实际响应的收敛速度比包络线的收敛速度要快，因此往往可用包络线代替实际响应来读算调节时间。如图1-7所示，包络线收敛速率取决于ξω
n
，响应的阻尼振荡频率取决
于ξ
2
1-ω
n
，因此响应初始值h(0)=0，初始的斜率h ’（0）=0，及终值h(∞)=1。
图1-7 欠阻尼二阶系统单位阶跃响应曲线及包络
线
（2） 性能指标：
调节时间t S : 单位阶跃响应C(t)进人±5%(有时也取±2%)误差带，并且不再超出该误差带的最小时间。
超调量σ% ；单位阶跃响应中最大偏离量与稳态值之比。
峰值时间t P ：单位阶跃响应C(t)超过稳态值达到第一个峰值所需要的时间。
结构参数ξ：可以直接影响到单位阶跃响应的性能。
（3）平稳性：
阻尼比ξ越小，平稳性越差
（4）快速性：
当ξ过大时，例如，ξ值接近于1时，系统响应迟钝，调节时间t S 长，快速性较差。而当ξ过小时，虽然响应的起始速度较快，但因为振荡，衰减缓慢，调节时间t S较长。由误差带的调节时间与阻尼比关系曲线可知，ξ＝0.707时，调节时间最短，就是其快速性最好。由图1-6所示，可以看出当ξ＝0.707时的超调量σ%<5％,平稳性也是十分令人满意的，故称ξ＝0.707为最佳的阻尼比。
对于一定的阻尼比ξ，所对应的无因次时间ωn t的响应是一定的。那么ωn越大，调节时间t n也越短。因此，当ξ一定时，ωn越大，快速性越好。
（5）对于典型欠阻尼二阶系统动态性能、系统参数以及它的极点分布情况的关系而言，当ωn固定，ξ增加（β减小）时，在s平面系统极点如下图1-8中所示的圆弧轨道闭环极点位于β=45°的线附近，从而使系统有合适的超调量，并且依据情况尽量使其远离虚轴，以提高系统的快速性。轨道（Ⅰ）移动，对应系统的超调量σ%减小；同时由于极点远离虚轴，ξωn增加，调节时间t s减小。
当ξ固定，ωn增加时，在s平面系统极点如图1-8所示的射线轨道（Ⅱ）移动，对应的系统的超调量σ%是不变的；由于极点远离了虚轴，ξωn增加，调节时间t s 就将减小。
在一般的实际系统中，T0是系统的固定参数，因此不允许随意的进行改变，但允许调节是开环增益K是各环节总的传递系数。而当K增大时，在s平面内系统极点如图1-8所示的垂直线（Ⅲ）移动，超调量σ%会增加,阻尼比ξ变小。
综合上述所论，要获得满意的系统动态性能，应当选择适当参数，从而使二阶系统的闭环极点位于β=45°的线附近，继而使系统具有合适的超调量，以提高系统的快速性。
图1-8 系统极点轨迹图
1.3.4 仿真验证
（1） 自然频率ωn 固定，阻尼比ξ不同的时候，此时二阶系统的阶跃响应，通过仿真来观察ξ对时域响应的影响。
分别选择不少于四个ζ（代表四种阻尼状态）取值，仿真二阶系统的阶跃响应。 将自然频率固定为n ω=2,阻尼比的值分别设置成ζ＝0,0.4,1,4我们可以采用Matlab 的语句通过编程得到二阶系统在这些阻尼比ζ取值下的单位阶跃响应曲线： ①具体仿真程序见附录二。
②利用Simulink 仿真结构图（ζ取不同值）如下图1-9所示：
I m
R
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
一、CAD/CAM概论 CAD/CAM技术是一门多学科综合性应用技术，是20世纪制造领域最杰出的技术之一。1．1 CAD/CAM的基本概念 CAD(Computer Aided Design):是指工程技术人员以计算机为工具完成产品设计过程中的各项任务，如草图绘制、零件设计、装配设计、工装设计、工程分析等； CAPP(Computer Aided Process Planning):是指工艺人员利用计算机，根据产品制造工艺要求，交互或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法的选择、工艺路线和工序的设计等； CAM(Computer Aided Manufacturing):制造人员借助于计算机完成从生产准备到产品制造出来的过程中各个环节与活动，如数控加工编程、制造过程控制、质量检测等。 1.1.1 从产品制造的过程理解CAD/CAM 传统制造概念与过程如图1。1 现代制造概念与过程
利用计算机完成各个环节的工作成为CAD/CAM 几点说明：1、计算机技术只能解决信息的查询与统计，信息的管理、重复而繁琐的工作等，而并不能代替人的工作，特别是创造性的工作。 2、现代制造概念很大，本书CAD/CAM的概念只涉及到产品的设计、工艺设计、加工、车间控制与质量控制等内容。 3、上述制造环中有三个流：物流、资金流与信息流。 4、企业制造资源有人、财、物、技术与信息。 1.1.2 CAD/CAM的基本功能 在CAD/CAM系统中，人们利用计算机完成产品结构描述、工程信息表达、工程信息的传输与转化、信息管理等工作。因此，CAD/CAM系统应具备以下基本功能： 1、产品与过程的建模 如何用计算机能够识别的数据（信息）来表达描述产品。如产品形状结构的描述、产品加工特性的描述、如何将有限元分析所需要的网格及边界条件描述出来等等。 2、图形与图象处理 在CAD/CAM系统中，图形图象仍然是产品形状与结构的主要表达形式，因此，如何在计算机中表达图形、对图形进行各种变换、编辑、消隐、光照等处理是CAD/CAM的基本功能。 3、信息存储与管理 设计与制造过程会产生大量、种类繁多的数据，如设计分析数据、工艺数据、制造数据、管理数据等。数据类型有图形图象、文字数字、声音、视频等；有结构化和非结构化的数据；有动态和静态数据等。怎样将CAD/CAM系统产生这些大量的电子信息存储与管理好，是CAD/CAM的必备功能。采用工程数据库。 4、工程分析与优化 计算体积、重心、转动惯量等，机构运动计算、动力学计算、数值计算，优化设计等。CAE 5、工程信息传输与交换 信息交换有CAD/CAM系统与其他系统的信息交换和同一CAD/CAM系统中不同功能模块的信息交换。
计算机辅助设计（CAD） 唯一的国家级CAD应用水平认证为您提升岗位竞争力 受认可的计算机辅助设计（CAD）专业技能将让您在竞争激烈的就业中脱颖而出。 高新考试计算机辅助设计（CAD）认证是对您知识和技能的可靠证明；代表着在专业设计领域的专业技术与实操技能。 拥有计算机辅助设计（CAD）认证将让您就业受益，助您在设计生涯中获取成功。 计算机辅助设计（CAD）认证能为您提供诸多的优势与好处，增加您的技术认可度。 认证性质 计算机辅助设计（CAD）认证考试是为提高大中专、职业技术院校在校学生以及企事业单位的工程技术人员的数字化设计能力而设计的应用、专业技术水平考试。 认证平台分类 计算机辅助设计-建筑-CAD、计算机辅助设计-机械-CAD、计算机辅助设计-服装-CAD 认证对象 任何希望证明所具备AutoCAD软件知识的人都可以参加认证。计算机辅助设计（CAD）认证强调持证者的技能和知识，任何在工作中使用AutoCAD软件的人都可以从认证项目中获益。通过计算机辅助设计（CAD）认证考试，即证明其具备完成指定工作任务的知识和技能。可应用职务 CAD程师、建筑设计／绘图人员、水电及其他工程绘图人员、机械设计／绘图人员、室内设计／装潢人员、计算机绘图人员、平面设计／美编人员、商业设计、工业设计等等。证书等级及发证机构 证书分为初级、中级、高级，由人力资源与社会保障部职业技能鉴定中心核发。 证书价值 该证书用于从事相关工作岗位的水平等级证明和职业资格证明，是职场岗位晋级、职称晋级和工资福利晋级的必要证书。高级技工（即国家三级）资格证书是日后申评国家二级（即
技师）和国家一级（即高级技师）的必要条件，也是学生从事相关工作的岗位能力证书。认证基本要求 要求考生比较系统地理解AutoCAD的基本概念和基本理论，掌握其使用的基本命令、基本方法，同时要求考生具有一定空间想象能力、抽象思维能力，要求考生在掌握基本操作的基础上能综合运用所学的知识、方法进行复杂产品的设计和开发。 认证方式与考试时间 计算机辅助设计（CAD）认证采用上机考试的形式，使用全国统一题库，按照操作或编程要求，完成指定的考试题目。操作技能考试全部在计算机的相应操作系统和应用程序中完成，实际测试操作能力与操作技能，中级考试时间为120分钟，高级考试时间为180分钟。认证内容 计算机辅助设计（CAD）认证主要是考核AutoCAD中的各种功能，包括人机交互、图档管理、对象生成与修改的高级功能、三维建模的方法、注释与剖面线填充、打印和发布图形，以及数据共享等方面。其中又以生成与修改对象、图档管理、人机交互、三维建模和注释与打印为主要内容。 为什么选择计算机辅助设计（CAD）认证 国家权威认证 由人力资源与社会保障部职业技能鉴定中心推出，至2012年6月全国已经有超过1000万人次参加高新技术考试。 为个人档案添光 无论读书,还是职场晋升,都要面对激烈的竞争,如果拥有计算机辅助设计（CAD）认证,你一定会从激烈的竞争中脱颖而出！ 满足职场技能 计算机辅助设计（CAD）认证给企业员工提供一种提升工作效率、证明自己具备专业技能的方式，这样更助于个人完善自己的职业生涯、增加自身价值！ 学分抵免 计算机辅助设计（CAD）认证项目获得了众多职业院校的认同，将其纳入教学计划，并对于获得计算机辅助设计（CAD）认证的学生给予学分抵免政策。
合肥通用职业技术学院 毕业设计论文 题目：浅谈计算机辅助设计与制造技术的应用系别：数控与材料工程系 专业：数控技术 学制：三年 姓名：温凯 学号：12110136 指导教师：葛婧 二O一四年五月十六日
CAM技术作为一门多学科综合性技术，近几十年来发展迅速，对制造业产生了深远的影响。本文较全面地介绍了CAM技术在我国的应用状况，通过对比国外先进国家CAM技术的应用现状、技术特点和发展趋势，分析指出我国CAM技术应用推广中存在的问题，并对其发展方向提出建议，现代设计方法是先进制造技术领域不可分割的重要组成部分，是进行产品创新设计、提升产品综合性能和市场竞争力的重要工具。世界发达国家历来十分重视现代设计方法的研究和应用，而计算机辅助设计是将计算机作为主要的技术手段来生成和运用各种数字信息与图像信息，由此进行工程或产品设计的设计方法。近年来CAD技术获得了突飞猛进的发展，CAD技术不仅在机械、航空、航天、汽车、造船、电子等大型企业中获得广泛应用，而且还被推广到轻工、纺织、建筑等行业的中小企业中应用，如今，CAD技术的应用水平已经成为衡量一个国家工业生产技术现代化水平的重要标志，也是衡量一个企业技术水平的重要标志。CAD/CAM技术是一门多学科综合性应用技术，是20世纪制造领域最杰出的技术之一 关键词：CAM、CAD、应用、现状、问题、趋势、分析
第1章概述 (4) 第2章CAD/CAM概论 (5) 2.1CAD/CAM的基本概念 (5) 2.2从产品制造的过程理解CAD/CAM (6) 第3章CAD/CAM的基本功能 (7) 3.1产品与过程的建模 (7) 3.2图形与图象处理 (7) 3.3信息存储与管理 (7) 3.4工程分析与优化 (7) 3.5工程信息传输与交换 (7) 3.6模拟与仿真 (7) 3.7人机交互 (8) 3.8信息的输入与输出 (8) 第4章CAD/CAM技术的发展回顾 (9) 4.1 CAD技术的发展 (9) 4.2CAM技术的发展 (10) 第5章CAD/CAM技术的应用 (11) 5.1CAD/CAM的应用现状 (11) 5.2 CAD/CAM的应用效益 (11) 5.3制造企业面临的市场形式 (11) 5.4CAD/CAM新方向 (12) 第6章CAD/CAM系统 (13) 6.1 CAD/CAM系统组成 (13) 6.2 CAD/CAM系统的分类 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16)
第1章计算机辅助设计概述 1.1 计算机辅助设计的概念 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），它是计算机科学技术发展和应用中的一门重要技术。所谓CAD技术，就是利用计算机快速的数值计算和强大的图文处理功能来辅助工程师、设计师、建筑师等工程技术人员进行产品设计、工程绘图和数据管理的一门计算机应用技术，如制作模型、计算、绘图等。 计算机辅助设计对提高设计质量，加快设计速度，节省人力与时间，提高设计工作的自动化程度具有十分重要的意义。现在，它已成为工厂、企业和科研部门提高技术创新能力，加快产品开发速度，促进自身快速发展的一项必不可少的关键技术。 与计算机辅助设计（CAD）相关的概念有： CAE（Computer Aided Engineering ）：计算机辅助分析。就是把CAD设计或组织好的模型，用计算机辅助分析软件对原设计进行仿真设计成品分析，通过反馈的数据，对原CAD设计或模型进行反复修正，以达到最佳效果。 CAM（Computer Aided Manufacture ）：计算机辅助制造。就是把计算机应用到生产制造过程中，以代替人进行生产设备与操作的控制，如计算机数控机床、加工中心等都是计算机辅助制造的例子。CAM不仅能提高产品加工精度、产品质量，还能逐步实现生产自动化，对降低人力成本、缩短生产周期有很大的作用。 把CAD、CAE、CAM结合起来，使得一项产品由概念、设计、生产到成品形成，节省了相当多的时间和投资成本，而且保证了产品质量（如图1-1所示）。 是 图1-1 计算机辅助设计过程 计算机辅助设计（CAD）技术是集计算、设计绘图、工程信息管理、网络通讯等计算机及其他领域知识于一体的高新技术，是先进制造技术的重要组成部分。其显著特点是：提高设计的自动化程序和质量，缩短产品开发周期，降低生产成本费用，促进科技成果转化，提高劳动生产效率，提
浅析计算机辅助软件设计及其发展应用 伴随着我国计算机软件技术的不断发展以及辅助软件在应用领域的不断扩大，对传统机械设计方式的改革提供了理论与技术支持。计算机的逻辑判断功能在原有的计算机基础上为计算机添加了智能思维能力。计算机辅助设计就是人们常说的CAD，该系统是在人为主导的环境下运用计算机进行工程设计的一个系统，它是现代化设计工程里面一项重要的新技术以及强有力的智能工具。计算机软件辅助设计是随着生产力迅速发展而对传统的设计方法进行变革的一股新生力量，而计算机辅助软件技术的发展与应用也在现实工业生产生活中提供了许多便利。 1 计算机辅助软件设计方法功能简介 1.1 计算机辅助软件设计方法特点 CAD系统的设计方法有这样的一些特点。第一，计算机辅助设计可以大大提高设计的可靠性与精确性。第二，CAD系统能够很好的减少设计的周期，实现对制造、设计的一体化，进而有效降低生产的成本。第三，分析与设计进行整合实现产品最优化。第四、数据处理功能与图形处理功能的强力整合。 1.2 计算机辅助软件设计方法功能 计算机辅助软件设计方法的功能有如下几点：分析功能，能够对系统所作出的产品进行全方位的性能分析；图形处理功能；科学计算功能，这包含有各种繁琐辅助的工程计算与分析；编制文件功能，系统可以作出各种技术文件其中包含有明细表等；数据处理功能，能够进行全自动绘图并通过三维或二维的形式来展现。 2 计算机辅助软件设计的应用 2.1 计算机辅助设计软件在建筑设计中的应用 伴隨着现代化信息技术的不断发展，设计中引入了电脑制图功能，建筑师们可以通过计算机强大的运算能力与三维建模能力来对设计
的想法与实际建筑物进行综合对比分析。纵观建筑设计软件的发展更新历程（3DS-3DSMAX-3DVIZ），可以看出，计算机系统为建筑师们的建筑设计带来了极大的便利，也让建筑设计的方案有了进一步的发展和拓展。当我们对建筑设计方案有了最初的构思以后就可以利用上述软件进行整体的形体研究。建筑物各个体块的高矮、大小和空间距离等关系都可以通过计算机辅助软件来实现调整，便捷的数据处理为建筑物的设计方案进行多方面、综合性的调整与验证，从而实现对设计与表现的同步化。同时系统也为我们在进行每一个设计方案的实际运行提供了边实施边验证边矫正的可能，这也更便捷的体现设计方案的完美性。与传统的设计相比，CAD技术可以通过对建筑系统的点、线、面进行全方位的透视，这对建筑物各个立面的虚实关系以及形体比例进行多方位的调整，从而更有效地、更准确的实现设计方案的优化性。电脑设计是建立在三维立体的基础上的，这无疑为我们的建筑设计带来了全新的手段与方式，更重要的一点就是它将对未来建筑设计理念的转变产生较为深远的影响。 2.2 计算机辅助设计软件在牙科专业中的应用 在牙科专业中，对牙科修复设计的要求是非常严谨和细致的，这包含对材料的厚度与材料选择的自动调配，同时还有对倒扣区域的补偿加工以及消除等方面。牙科的设计师通过运用CAD系统能够根据牙科客户自身需求进行预先的数据参数调整，同时还能够在每次的小参数调整后得到比较满意的效果。便捷的牙科CAD技术能够为没有任何计算机辅助设计经验的牙科医生和牙科技师提供智能导向。牙科CAD能够大大缩短牙科设计方案的时间，原先需要几天甚至几周才能实现的牙科设计，目前只需要几分钟就可以完成。CAD系统强大的自动化功能能够为设计师们节省时间，同时减少对修复体设计的出错几率。在对设计的每一个阶段都能够提供比较真实直观的工具，这其中包含的有阴影部分、牙冠、解刨型内冠等，同时还有对设计过程中形状细节的检查，能够确保病人得到最佳的牙科修正效果。在设计的改变过程中也十分便捷，可以通过不同的参数设定来轻松改变粘结厚
精心整理 计算机辅助设计与制造 闭卷考试； 考试题型：名词解释 单选 填空 综合 判断 第1章 1.4 广义 狭义 设计；NC自动编程；计算机辅助测试技术；动态仿真；工程数据管理； 4.CAD/CAM系统大致分为两类：通用集成化（CADAM,UG-II,Pro/ENGINEER, I-DEAS,CV）；单功能系统（GDS,GNC,PLOYSURE,GEMS）; 5.CAD技术与CAM技术结合起来，实现设计、制造一体化具有的明显优越性： （1）有利于发挥设计人员的创造性，将他们从大量繁琐的重复劳动中解放出来。 （2）减少设计、计算、制图、制表所需时间，缩短设计周期。
（3）由于采用了计算机辅助分析技术，可以从多方案中进行分析、比较，选出最佳方案，有利于实现设计方案的优化。 （4）有利于实现产品的标准化、通用化和系列化。 （5）减少零件早车间的流通时间和在机床上装卸、调整、测量、等待切削的时间，提高了加工效率。 （6）先进的生产设备既有较高的生产过程自动化水平，又能在较大范围内适应加工对象的变化，有利于企业提高应变能力和市场竞争力。 （7 （8） 第2章 1. 2.根据以大型 3.根据 立的） 4.根据 5. （1 （2 磁带类、光盘类（光盘存储器）； （3）显示器、键盘、鼠标。 6.输入设备（填空、选择、判断）：键盘；鼠标和操纵杆；数字化仪；图形版（图形输入板）；光笔；触摸屏；扫描输入设备；语音输入设备；数据手套；位置传感器； 7.输出设备（填空、选择、判断）：显示器；打印机；绘图机；立体显示器；3D听觉环境系统；生产系统设备[加工设备（各类数控机床、加工中心）；物流搬运设备（有轨小车、无轨小车、机器
浅谈CAD技术在建筑设计中的应用 摘要：现代计算机技术发展越来越迅速，其中CAD技术的应用也越来越广泛。在建筑工程的设计中，CAD技术凭借其简单、方便、快捷、易存储等优点，占据着十分重要的位置。本篇文章介绍了CAD技术的含义，并阐述其在建筑设计中的优势，根据多年的实际应用提出CAD技术目前存在的问题，并展望CAD 技术的发展前景。 关键词：CAD技术建筑设计优势存在问题发展前景 Abstract: the development of modern computer technology is more and more rapidly, including the application of CAD technology is becoming more and more widely. In construction engineering design, CAD technology, with its simple, convenient, fast and easy storage, occupies a very important position. The meaning of this article introduces the CAD technology, and explains its advantages in the architectural design, based on years of practical application of CAD technology is put forward the existing problems, and the prospects for development of CAD technology is put forward. Keywords: CAD technology architecture design advantage problems development prospects 随着科学技术的不断发展，现代化的计算机技术也在突飞猛进发展之中，计算机的应用已经涉及到人们工作和生活的各个方面。在建筑工程领域的各个环节，计算机的使用已经得到广泛应用，工程设计在计算机辅助设计即CAD 技术的帮助下效率得到显著提高，工程设计的质量优化，周期缩短，创造出了优良的经济效益以及社会效益。CAD技术已经得到广泛应用。 一CAD技术的定义 CAD的英文全程是:Computer Aided Design，它的含义是计算机辅助设计，利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，是计算机技术的一个重要的应用技术领域。它是由美国公司自主研发的一种人机交互式、利用二维和三维设计的绘图软件。它的主要功能是进行浏览、创建、输出、管理设计图样等。 CAD技术因为具有强大的图形编辑和图形绘制功能，且可以进行多种图形格式转换和较强的数据交换能力，同时它还支持多种硬件设备和系统平台，还具有简单化操作，适用领域多等特性，所以使CAD软件系统得到广泛的应用。 在建筑领域，设计人员可以通过CAD软件系统将复杂的工程设计图纸绘制
浅谈计算机辅助设计与制造技术的应用
合肥通用职业技术学院 毕业设计论文 题目：浅谈计算机辅助设计与制造技术的应用 系别：数控与材料工程系 专业：数控技术 学制：三年 姓名：温凯 学号： 12110136 指导教师：葛婧 二O一四年五月十六日
摘要 CAM技术作为一门多学科综合性技术，近几十年来发展迅速，对制造业产生了深远的影响。本文较全面地介绍了CAM技术在我国的应用状况，通过对比国外先进国家CAM技术的应用现状、技术特点和发展趋势，分析指出我国CAM 技术应用推广中存在的问题，并对其发展方向提出建议，现代设计方法是先进制造技术领域不可分割的重要组成部分，是进行产品创新设计、提升产品综合性能和市场竞争力的重要工具。世界发达国家历来十分重视现代设计方法的研究和应用，而计算机辅助设计是将计算机作为主要的技术手段来生成和运用各种数字信息与图像信息，由此进行工程或产品设计的设计方法。近年来CAD技术获得了突飞猛进的发展，CAD技术不仅在机械、航空、航天、汽车、造船、电子等大型企业中获得广泛应用，而且还被推广到轻工、纺织、建筑等行业的中小企业中应用，如今，CAD技术的应用水平已经成为衡量一个国家工业生产技术现代化水平的重要标志，也是衡量一个企业技术水平的重要标志。 CAD/CAM技术是一门多学科综合性应用技术，是20世纪制造领域最杰出的技术之一 关键词：CAM、CAD、应用、现状、问题、趋势、分析
目录 第1章概述 (4) 第2章CAD/CAM概论 (5) 2.1 CAD/CAM的基本概念 (5) 2.2从产品制造的过程理解CAD/CAM (6) 第3章CAD/CAM的基本功能 (7) 3.1产品与过程的建模 (7) 3.2图形与图象处理 (7) 3.3信息存储与管理 (7) 3.4工程分析与优化 (7) 3.5工程信息传输与交换 (7) 3.6模拟与仿真 (7)
浅析计算机图形学在实践中的应用摘要：本文对计算机图形在实践中的应用进行了论述。 关键词：图形学；发展；应用 1 计算机图形学的发展计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理，显示的科学。经过30多年的发展，计算机图形学已成为计算机科学中最为活跃的分支之一，并得到广泛的应用。1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风一号——（Whirlwind）计算机的附件诞生．该显示器用一个类似示波器的阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。在整个50年代，只有电子管计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，为这些计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期，并称之为：“被动式”图形学。 2 计算机图形学在曲面造型技术中的应用曲面造型技术是计算机图形学和计算机辅助几何设计的一项重要内容，主要研究在计算机图象系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析。它肇源于飞机、船舶的外形放样工艺，经三十多年发展，现在它已经形成了以Bezier和B样条方法为代表的参数化特征设计和隐式代数曲面表示这两类方法为主体，以插值（Intmpolation）、拟合（Fitting）、逼近（Ap-proximation）这三种手段为骨架的几何理论体系。随着计算机图形显示对于真实性、实时性和交互性要求的日益增强，随着几何设计对象向着多样性、特殊性和拓扑结构复杂性靠拢的趋势的日益明显，随着图形工业和制造工业迈向一体化、集成化和网络化步伐的日益加快，随着激光测距扫描等三维数据采样技术和硬件设备的日益完善，曲面造型在近几年来得到了长足的发展。 2．1 从研究领域来看，曲面造型技术已从传统的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，扩充到曲面变形、曲面重建、曲面简化、
总复习（考试题总结） 绝对给力 一、填空题 1．产品数据管理系统的一般体系结构包含四个层次：____、____、____和_____。2．CAPP系统中常用的方法有_______________和_______________。 3．CAD/CAM集成系统主要是指___________、___________、_____________的集成。4．CAPP专家系统主要由_______________、____________和___________构成。 5.零件分类成组方法主要有_______________、_______________和_______________。 6．三维实体建模中，常用的建模方法有_______________和_______________。 7．机械设计一般要经历__________、_________、_________和___________四个阶段。8．特征建模通常由三部分构成：_______________、______________和___________。9．几何建模系统的三种模式是：____________、______________和____________。 10．一元函数的插值方法有_______________、_______________。 11．CAD/CAM集成系统主要是指___________、___________、____________的集成。 12.产品的制造过程一般要经过_______________、________________和_______________等环节，最终形成用户所需的产品。 13、CAD系统的软件包括：___________、_____________和___________。 14、将平面图形沿X方向平移3个单位，然后放大一倍，其变换矩阵为_____________。 15、PDM的功能包括文档管理、__________、________________、_______________、 ________________、和PDM系统与应用软件的集成。 16、一个完整的CAD/CAM系统必须具备_________系统和__________系统。 17、实体模型(Solid Model)储存物体的完整几何信息。它的数据结构不仅记录了全部 ____________，而且记录了全部点、线、面、体的_____________，这是实体模型与线框模型的根本区别。 18、创成式CAPP系统主要解决两方面的问题，即____________________与工序设计。 19、柔性编码系统的编码由固定码和_______________两部分组成。 20、CAD系统的软件一般分为三个层次：___________、_____________和___________。
浅谈CAD技术应用及发展 郑州大学现代远程教育《建筑CAD》课程论文 浅谈CAD技术应用及发展 学号: 11088281092 姓名: 仝钢 完成时间: 2012-10-18 浅谈CAD技术应用及发展趋势 摘要:海湾战争结束当年，美国评出的二十世纪最具影响的十大技术中，计算机辅助设计(Computer aided design，简称CAD)技术便榜上有名。本文就此论述了目前CAD技术应用软件，分析了CAD技术的发展方向与CAD研究开发热点。 关键词: CAD软件，CAD技术，发展趋势，研究热点 一、CAD技术的内涵 CAD技术是电子信息技术的一个重要组成部分;它是利用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法与技术，包括设计、绘图、工程分析与文档制作等设计活动。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。从广义上说，CAD技术包括二维工程绘图、三维几何设计、有限元分析、数控加工、仿真模拟、产品数据管理、网络数据库以及上述技术(CAD/CAE/CAM)的集成技术等。 目前，CAD技术可以实现设计中的大多数活动，但也有一些活动还难用CAD技术来实现，如设计的需求分析、设计的可行性研究等。将设计过程中能用CAD技术实现的活动集合在一起就构成了CAD过程，图1就说明了设计过程与CAD过程的关系。
二、目前的CAD主要软件 CAD技术从最初的工业设计领域已渗透到人们日常生活的每个角落，从机械、 电子、航空、航天、邮电、兵工、纺织、建筑、船舶、地质、采矿，一直到艺术、装演、医疗、教学、旅游、管理等，可以说无数不包，以CAD技术为基础开发的各类商业专业软件已超过10万个。以下为目前市场上比较主流的CAD软件: (1)AutoCAD及MDT AutoCAD系统是美国Autodesk公司为微机开发的一个交互式绘图软件，它基本 上是一个二维工程绘图软件，具有较强的绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及方便用户的二次开发功能，也具有部分的三维作图造型功能。它是目前世界上应用最广的CAD软件。MDT(MechanicalDesktop)是Autodesk公司在机械行业推 出的基于参数化特征实体造型和曲面造型的微机CAD/CAM软件。 (2)Pro/Engineer Pro/Engineer系统是美国参数技术公司(ParametricTechnologyCorporation 简称PTC)的产品，它刚一面世(1988年)，就以其先进的参数化设计、基于特征设 计的实体造型而深受用户的欢迎，随后各大CAD/CAM公司也纷纷推出了基于约束的参数化造型模块。此外，Pro/Engineer一开始就建立在工作站上，使系统独立于 硬件，便于移植;该系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。Pro/Engineer整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型，能 将整个设计至生产过程集成在一起，它一共有20多个模块供用户选择。基于以上 原因，Pro/Engineer在最近几年已成为三维机械设计领域里最富有魅力的系统， 其销售额和用户群仍以最快的速度向前发展。
一、Auto CAD（计算机辅助设计）版本介绍：2002、2004、2005、2007、2008、2009等。 ※高版本可以打开同版本或低版本的图纸，但低版本的图纸不能打开高版本的图纸。 例：Auto CAD2005的图纸可以用Auto CAD2005、2007、2008、2009打开，而用Auto CAD2004、2002就打不开。如果电脑中安装的是Auto CAD2004的版本，那此版软件只能打开Auto CAD2004、2002或更低的版本，Auto CAD2004（不含2004）以上高版本的图纸就打不开了。这时应把高版本的图纸另存为低版本的图纸。（请注意：文件类型为.dwg格式） 二、打开“Auto CAD图纸” 1.打开需要的图纸如“三幼平面图”双击； 2.出现“指定字体给样式”对话框，选择国标字体“gbcbig.shx”，点确定。（请注意：一般图纸均选择国标字体，有可能需重复这个操作选择国标字体“gbcbig.shx”，点确定。直到可以打开图纸。）
3. ※，可以说是 ※（1）鼠标的滚轴前后滑动，可以将图形放大、缩小。（2）按住鼠标滚轴拖动图形，可以移动图形。（请注意：（1） （2）配合使用，放大、缩小，左右上下移动。）相当于工具栏中如果赶上没有滚轴的鼠标，就用这 个吧。 ※绘图工具如下： （当不知道这些图形代表什么，把鼠标箭头放在上，等一会儿，会出现中文。） 第一个是直线，点左键，开始画图，终止画图按“确认”即可终止。 第三个是多段线“确认”即可终止。（请注意：多段线可用于电气图纸中电气管线的长度计量，也可用于快速粗略的计算面积。） 例：计算亲子活动室的面积，用左键点多段线，粉色线从 起点围一圈画回起点即可，按Li后，按空格出现“文本窗口”。
CAD教学浅谈 摘要AutoCAD简称计算机辅助设计是工科学校一门重要的技术基础课，结合实际针对教学的方法和改进措施进行了阐述。 关键词：AutoCAD 教学体会 AutoCAD简称计算机辅助设计，是指由计算机帮助工程技术人员进行设计，主要服务于机械、电子、宇航、建筑、纺织、化工等行业。《计算机辅助设计》是机械专业的一门专业基础课。AutoCAD的使用也是当代大学生必备的基本技能之一。图板丁字尺等绘图工具、绘图仪器已经被计算机所取代，传统的手工绘图已经被计算机绘图所取代，它帮助人们从繁琐的手工绘图中解脱出来，实现无纸、无笔、无尺、无图板设计，不仅绘图效率、准确率高，而且还有利于图纸的系统化管理；是工科学校一门重要的技术基础课，它对训练学生掌握工程技术课程的学习方法，培养学生严谨的作风有其特殊的作用。 随着科学技术的迅猛发展和计算机的广泛应用，生产实际中对制图的要求也随之发生了很大的变化。图纸等技术文件已经放进了计算机磁盘；因此制图课的教学也必须跟上时代的发展和技术的进步，及时调整教学内容，对学生提出新的要求，采用现代教学手段，培养出现代企业需要的高素
质的劳动者。 计算机绘图及计算机辅助设计（CAD）技术在许多工程领域应用日益广泛，它是提高设计质量、加速产品更新换代、增强市场竞争力的重要手段。学生掌握计算机绘图及计算机辅助设计技术对于适应专业课的学习和今后从事专业技术领域的工作具有重要的意义。 本课程将课堂理论教学与实践教学相结合，通过教师用多媒体讲授基础理论及学生进行计算机操作，以达到和完成设计、绘制机械零件图或装配图，来完成教学任务。课程以目前广泛应用的AutoCAD软件作为典型代表，详细介绍计算机绘图软件的使用操作原理和方法，使学生具有利用计算机进行图形的绘制、编辑、修改、显示控制等操作技能。通过本课程的学习，能够进一步开发学生的形象思维能力，使其获得运用计算机绘制工程图样的能力，使学生的综合图形表达能力和设计能力得到进一步提高，为将来从事工程设计、CAD应用和开发打下基础。 在从事CAD教学的这几个学期，本人对提高教学质量、达到理想的教学效果也颇有体会，主要有以下几个方面： 1.激发学生学习兴趣是前提 俗话说：“兴趣是最好的老师”，兴趣意为兴致、趣味。如果人们在做事时有了兴趣，那么任何事情都能做好。在简单的组织教学过后，我给每个学生发了一张由CAD绘制的并
浅析计算机辅助设计技术在机械设计中的应用 研究 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
浅析计算机辅助设计技术在机械设计中的应用研究计算机辅助设计为整个机械制造事业发展带来了新的方向，计算机辅助设计可以加强一般产品的设计精度，能够在整个设计周期上节约成本和时间，在机械制造中设计出来实用和安全的产品。本文通过对现阶段计算机辅助设计的发展的现状进行研究，认真研究计算机辅助设计对机械设计的重要性，并通过逆向工程技术中CAD的应用、汽车覆盖件模具的设计为研究重点，总结计算机辅助设计在机械设计中运用的程度，并提出相关建设性意见。 计算机辅助设计技术在我国主要是引用了计算机的计算精准与图形良好的处理能力，对工作人员的工作起到辅助和帮助的作用，技术人员应用计算机辅助来进行机械设计，协助工程技术人员，对产品或者工程进行设计、分析，达到预期的效果。我国机械制造引用了计算机辅助设计技术（CAD），计算机和通讯业务飞速发展，CAD 技术也在不断的完善，譬如上世纪出现的集成电路和微处理器，CAD技术应用在我国大中小企业中广泛推广，并相继应用到飞机、汽车到服装、建筑、出版等行业都在不断的引用CAD 技术。目前，计算机辅助设计技术已在机械制造业得到广泛应用，而且现在的CAD 应用系统可以将机械设计中的绘图、分析、数据处理、仿真、加工修改等一系列环节集于一身，大大缩短了设计时间，提高了设计效率和质量，降低了生产成本与制造周期。CAD的设计和辅助软件很多种类，主要有ParametricTechnology 公司推出的
Pro/Engineer 产品，主要占据了计算机三维市场，引领着CAD 技术的新潮流。并把这一技术运用到制图、设计、数据处理、仿真、加工修改等技术领域广泛应用，提高了产品的设计效率与设计质量。 计算机辅助设计应用的重要性 机械设计是对机械的工作原理、结构、刚度和强度、各个零部件的材料和形状尺寸、以及润滑方法、力和能量的传递方式等进行分析、构思和计算，并将其形成具体的描述以作为机械制造依据的工作过程。这是一个应用的具体过程，这一过程需要我们进行全方位的思维操作，能够很好地将计算机和机械设计相互连接起来，最终能够设计出来良好的产品。机械设计整过流程都将采用计算机来辅助设计。图形的编辑、修改，大量数据的计算和比较，对零部件动力、强度等方面的精确测试，这些技术环节都是需要计算机来辅助的。传统的这些工作流程都由计算机来完成，同时操作者可以充分利用计算机的功能，根据图纸，在计算机上制造一个模拟样机，对它的工作性能、受力情况、热度等各方面进行验证，并根据实际情况记性修改，最终达到产品的要求。计算机在进行大力的推广，计算机在机械设中的地位越来越重要，各个方面都涉及计算机知识，它在提高机械设计的质量和转化为实际制造的效率方面，起到不可或缺的作用。计算机辅助设计机械设计的必然发展结果，结合了多种学科理论知识。
1、计算机辅助设计（CAD）概念：利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助设计人员完成工程或产品的设计、分析计算及图样绘制等工作，从而获得理想的设计目标并获得预期成果的一种技术。 2、CAD/CAM技术的发展过程 3、CAD技术的发展趋势：目前CAD技术正在向集成化、智能化、网络化的方向发展。 4、CAD系统结构硬件：中央处理器、输入设备、输出设备、存储器、网络通信设备。CAD系统结构软件：系统软件、支撑软件、应用软件。 二维图形的变换形式：图形不变坐标系改变、图形改变坐标系不变。 5、设计资料的类型：数表和线图。 设计资料的处理方法：公式化、数据文件、数据库。 6、设计数据的差值方法：线性插值法、抛物线插值法、拉格朗日插值法。 7、设计曲线的拟合方法和原理 设计曲线的拟合方法：最小二乘法。 最小二乘法原理：将由实验得到或绘图经离散后得到的m个点在坐标系中画出来，假设这些点得到的拟合公式为y=f（x），每个节点处的偏差为=f（）-，i=1,2,2...m，如果将每个点的偏差值直接代数相加，则有可能因为正负偏差的抵消而掩盖整个误差程度，不能正确反映拟合公式的精确度，为此，将所有节点的偏差取平方值并求和，得到=，让偏差平方和达到最小，即最小二乘法的曲线拟合。 8、几种坐标系的概念：用户坐标系、设备坐标系、假想设备坐标系。 用户坐标系（世界坐标系）：坐标轴上的单位由用户自己确定，用来定义二维或三维世界中的物体。 设备坐标系（物理坐标系）：图形显示器或绘图机自身的一个坐标系。 假想设备坐标系（标准设备坐标系）：从世界坐标系到设备坐标系的变换中插入的一个坐标系，使所编制的软件方便地应用于不同的设备上。 二维图形的变换方法：比例变换、平移变换、旋转变换、对称变换、错切变换。 1、几何建模的概念：将物体的几何信息以及相关的属性输入计算机，计算机以数据的形式将物体的信息储存起来。 2、几何建模的三种方式：线框建模、表面建模、实体建模。 线框建模：采用点、直线、圆弧及自由曲线来构造三维模型的方法。 表面建模：通过对物体表面进行描述的建模方法。 实体建模：利用一些体素通过布尔运算构成所需的简单或复杂的实体的方法。 实体建模的表示方法和定义 a边界表示法B-REP：采用“点-边-面-体”的方式来表示物体，他以物体的边界为基础，通过描绘实体的表面边界来描述实体。 b实体结构几何法CSG：利用已有的基本体素，根据实体的结构将实体视为由不同的基本体素通过布尔运算而得到。 c混合模式B-REP+CSG表示法 4、特征建模的定义：它是几何建模技术发展的最新阶段，用符合设计思想的特征来定义零件，是实现CAD/CAPP/CAM集成的重要手段，也是网络化制造研究中进行产品图形设计的基础。 5、a特征的定义：一个对象上所具有的全部信息，不仅仅局限于实体的形状、结构，而且包含了对象从设计到制造全过程的所有信息，包括该对象的几何形状、功能和属性。
单位代码 学号…………………………………………………………….. 分类号 密级 毕业设计（论文） 计算机辅助设计在生产中的应用 院（系）名称 专业名称 学生姓名 计算机辅助设计在生产中的应用 摘要 计算机辅助设计是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作,简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，
并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 随着现代计算机技术的飞速发展，计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）在生产中的应用日益广泛，本文主要从计算机辅助设计在机械生产中的应用等方面阐述了其在机械设计中的显著优势，并对目前国内企业机械产品开发过程三维CAD系统应用现状和存在问题进行了分析。从产品开发的实际需求和产品特点与软件功能出发，对企业应用三维CAD过程提出了改进方案，最后介绍了三维CAD技术发展的趋势。 关键词：计算机辅助设计三维CAD 应用 目录 1 绪论 (1) 1.1课题背景及目的 (1) 1.2概述 (1) 2CAD技术从二维CAD向三维CAD的过渡 (2) 2.1CAD简介 (2) 2.2三维CAD的优势 (3) 2.3CAE简介 (4) 3计算机辅助设计在生产中的应用 (5) 3.1计算机辅助设计应用于生产的优势 (5) 3.2计算机辅助设计在生产中的作用 (6) 4计算机辅助设计的应用趋势 (8) 4.1计算机辅助设计应用于生产时存在的问题 (8) 4.2计算机辅助设计应用于生产的发展趋势 (8) 结语 (10)
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e615051185.html, 关于常见计算机辅助设计与制造软件应用的分析 作者：赵青松 来源：《读与写·上旬刊》2018年第03期 摘要：介绍常见2D软件（Auto CAD、CAXA电子图版）和3D软件（Master CAM、UG、CAXA）的特点和功能，重点说明不同软件在设计与制造中的应用。 关键词：CAD/CAM/CAE软件；设计制造 中图分类号：G718文献标识码：B文章编号：1672-1578（2018）03-0251-01 1.前言 随着现代机械工业的快速发展，CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术成为现代信息技术与传统机械设计制造技术相结合的一个典型范例，是先进制造技术的一个重要组成部分，它广泛应用于产品设计和机械制造中，使用CAD/CAM系统产生机床的数控加工程序可以替代传统的手工编程，运用CAD/CAM进行零件的设计和加工制造，可以缩短企业产品开发周期，改善产品质量，从而提高产品的市场竞争力。 2.2D设计软件应用对比 在国内制造行业最早使用较为广泛的设计软件以Auto CAD最具有代表性，该软件是由Autodesk（欧特克）公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，主要以2D平面设计图纸为主，开放性的图素库，便于设计人员的扩展为优点，但它的缺点也恰恰在此。相比起国产的工业软件CAXA电子图版比起来，它就美中不足了，CAXA 电子图版是北航海尔软件公司推出的一套高效、方便、智能化的二维设计和绘图软件，2D平面设计功能和Auto CAD完全一样优秀，而且CAXA电子图版的图素库也是开放的，最大的优势在于CAXA电子图版的图素库里有我国的所有标准件库，设计人员不需要定制，需要时直接调用既可，而且标准件库随着版本的更新而和我的新标准完全一致。但Auto CAD早期的版本是没有标准件库的，后期的版本也是使用部分软件二次开发的外挂为主。由于改革开发后，外资企业的进入，带来了国外的设计人员及技术基本上都是使用Auto CAD软件，而且Auto CAD软件公司对该软件的推广销售做了大量的宣传，所以早期使用的设计人员比使用CAXA 电子图版的要多，在近几年国家教育部门在CAXA系列软件上进行了大力推广，而且部分设计人员发现了它的优点，所以现在使用CAXA电子图版的设计人员也占了相当大的比例。 3.3D设计制造软件应用对比