机械工程设计中三维CAD技术的应用

机电信息2012年第33期总第351期0引言CAD是计算机辅助设计的简称，具体指通过计算机和图形设备的使用，帮助设计人员完成设计工作。随着计算机技术的广泛普及、计算机性能的不断提高以及智能化信息处理技术的发展，CAD技术已经由传统的二维技术发展成为三维技术，并朝着集成、开放、标准化的方向发展。CAD技术是新兴的计算机应用技术，不仅能够促进CAD软件行业的发展，而且能够促进机械设计行业的发展。1CAD技术在机械设计中的应用CAD技术在机械设计中的应用主要体现在以下几个方面：（1）二维绘图。二维绘图是一种最简单、最普通的应用，它代替了传统的手工绘图；（2）图形和符号库，即将复杂的图形分解成若干个简单的图形，存库使用，方便了图形设计工作；（3）参数化设计，即通过参数化的设计来建立一个图形程序库，随时调出参数，随时产生图形；（4）三维造型，即通过实体造型来进行零部件结构的设计，使设计更加简单、直观；（5）进行工程分析，通常使用的分析方法有有限元分析、动力学分析、冷却分析等；（6）设计文档、生成报表，也就是将一些设计的属性制作成文档或者报表。2CAD技术在机械设计中应用的优点2.1与设计人员的思维相符机械设计工作人员在进行设计工作时，通常都是先构思，然后再表达机械设计构思在其大脑中呈现的三维立体图，因此，最理想的设计表达方式就是直接将设计构思转化成三维实体模型。CAD正是实现了这一理念，与机械设计工作者的创新意识不谋而合，从而使机械设计工作人员能够更加专注产品的设计。另外，CAD三维设计的立体图非常直观，在有助于设计扩展的同时，也给设计工作人员的交流提供了方便。2.2零件装配直观方便在CAD技术软件中，通过使用不同的装配关系，能够将许多机械零件轻松地装配起来。在进行零件装配时，要充分利用资源查找器的作用，因为在资源查找器中，记录了所有零件的装配关系，一旦零件装配出现问题，资源查找器会立即显示出来，并且还会马上进行静态干涉的检查，若发现干涉，那么就要立即采取修改措施。此外，在零件环境中，零件是可以隐藏的，通过外部零件的隐藏，能够清楚地看见内部零件的装配结构。2.3缩短机械设计周期CAD三维设计在解决几何造型问题上有着非常大的优势，其不仅能够将简单的几何实体组合成复杂的几何实体，而且能够自动生成截交线和相贯线，在减少工作量的同时还缩短了工期，从而提高了设计效率。在进行新的机械设计开发时，CAD三维技术只需将部分零件重新设计即可，大部分部件可保持原来的设计，这便使得机械设计的效率比原来高了3～5倍。此外，CAD三维技术还有一定的变形设计能力，经过快速重构，设计出一种新型的产品。2.4提高机械产品的质量随着机械设计与信息技术的结合，以及CAD技术的应用，机械产品的设计取得了新的进展。CAD三维技术采用了诸如优化、有限元受力分析等先进的设计方法，提高了机械产品的设计质量。CAD三维技术在机械设计中的应用在方便了对象大小、位置描述的同时，还给被描述对象提供了体积、颜色、惯性矩等各种信息，不仅达到了设计对象的数学描述要求，而且还能够对其工作状态进行物理模拟，准确、真实地表达出设计工作者的意图。3CAD技术在机械设计中应用的缺点CAD技术在机械设计中的应用并不是完美无瑕的，这项技术在给建筑业带来效益的同时，也存在着一定的负面影响。3.1束缚设计思想CAD技术是在电脑上应用的，由于电脑屏幕尺寸的限制，建筑工程设计人员往往只能看到整个设计的一小部分，这就很容易导致整体失衡。因此，CAD技术虽然应用很广泛，但是这项技术对数据的准确性要求非常高，方案设计不能出现任何模糊、随意性，这也就导致了建筑设计工作者的设计思想在一定程度上不能够通过CAD表达出来，设计思想受到束缚。3.2缺乏艺术气息建筑本身是一种综合性学科，集科技、哲学、文学及艺术等为一体。建筑不仅是商品，更是艺术品。而CAD技术的运用正是将一种具有艺术性的创作转化为机械化的生产，而且由于这项技术的标准化非常强，造成众多建筑成品没有灵气，缺少艺术气息，从而使建筑成为了单纯的商品。与此同时，CAD技术还在一定程度上扼杀了传统手工绘图的人性化特点。3.3造成资源浪费CAD技术的科技含量非常高，要想熟练掌握CAD技术，不仅需要扎实的功底，还需要至少半年以上的实践。然而，当前科学技术飞速发展，我们学习的步伐总是要落后于计算机软件的更新速度，因此，建筑设计师在适应新软件、学习新技术上也可以说是耗费了一定的时间资源。4CAD技术在机械设计中应用的发展趋势4.1智能化智能化的CAD系统是源于知识积累的专家CAD系统，它具有大量的知识和设计经验。智能化的CAD系统采用了人工智能技术，通过对知识库中与设计相关的CAD技术在机械设计中的应用及其发展趋势探讨刘洋君（北京中科泰安脉冲气压喷射技术有限公司，北京100095）摘要：针对CAD技术在机械设计中的应用，分析了其优缺点，并就CAD技术在机械设计中应用的发展趋势进行了探讨。关键词：CAD技术；机械设计；应用；优缺点；发展趋势

三维CAD技术在机械设计中的应用

来源：机电在线 发布时间：2009-4-16 9:10:49

本文就装备制造业的振兴与三维CAD技术在机械设计中的应用谈一点看法，以供业内同行借鉴参考。

一、CAD技术应用的现状

所有的设计都要画图，这是因为工程师无法完毅记住自己所作设计中的全部细节(那怕是较简单的)，用文字记载也不完整，因此图形表达就是唯一的方法。这些图首先是给设计者自己看，为了记住和研究设计构思:其次是给别的工程师看，为了互相讨论交流:最后是为了给制造者看，为了将设计意图变成实物。在设计的全过程中.原始构思是三维(3D)实体，这也是毫无疑问的。但是，在传统的设计中，这两者之间的信息传递竟然完全依靠二维(2D)的图形表达。以AutoCAD为代表的2D图形数字化软件对于CAD技术在我国的普及应用起到了重要的作用，也为今天CAD技术的发展奠定了十分必要的技术基础。

然而2D机械CAD技术没能解决传统设计中的一些问题，对提高设计质量的作用有限，那么影响设计质量和效益的一些问题是什么?笔者认为有以下几点:

1、复杂的投影线生成

对于绘制铸锻件毛坯的零件图，轮廓的相贯线和截交线画不明白，设计师经常在绘制2D图纸时相当头疼。

2、漏标尺寸，漏画图线

即使经过几个人的审校，漏标尺寸和缺少线条的现象仍时有发生。

3、应力应变分析

修改零件(如连杆)的尺寸是很轻易的，问题是怎么改。要修改必须进行力学分析，否则这个连杆断了怎么办?国外的产品设计小巧轻，而我们的同类产品设计却傻大粗笨，且刚度不好。

4、数控加工处理

经常有这样的情况，按照国外的产品成型制塑料制品，一眼就看出来不一样。为什么?我们注塑模具没有给出足够的局部收缩鼻。在这些复杂的三维问题上，依靠传统的2D设计方法无法解决。

5、设计的更新与修改

CAD应用中的设计工程治理工作也变得日益重要，有些CAD应用单位，已积累了成千上万张的图纸，而且在继续增多。这些文件中除了图形信息外，还有大量的设计参数等非图形信息，不仅要治理图形信息，还需要工具软件来处理这些复杂的设计参数治理问题。

CAD 技术在机械工程设计中的发展与应用

摘要：在机械化程度不断发展下，机械在促进工农业产业发展阶段有着重要作用。机械面临着快速投入市场、高质量、自动化、高效率、精密化的挑战，传统的手工制图还存在着制图速度慢，改型困难和精度比较差等的问题，研究计算机辅助设计CAD技术在工农业机械工程设计阶段的应用，有着实践意义。下面就对其进行分析。

关键词：CDA技术；机械工程；设计

1 CAD技术概述

CAD技术是计算机辅助设计的通用术语，通常指使用CAD计算机和图形设备帮助设计人员完成设计任务。作为技术设计的一部分，需要对不同解决方案进行大量的it比较，以确定最佳解决方案。但是，在实际设计过程中，由于工程量大、信息文本等原因，许多CAD设计元素非常复杂。如果是人工进行的，则需要大量人力和物力，而且很可能由于有关人员的主观判断而造成错误，增加了工程设计时间，并影响到后期工程其他部分的工作。此外，劳动力利用率的增加将大大增加投资成本，并严重妨碍对相关工程成本的控制。

2 CAD技术应用现状

随着中国信息科技的迅猛发展，信息技术和数字技术席卷了许多产业，对产业发展起到了重要作用。随着城市化的迅速发展，中国的耕地面积逐渐减少，突显了资源、粮食和不断增长的人口之间的矛盾。在这种背景下，为了有效提高工农业产量，大部分研究者开始将CAD技术应用于工农业机械设计，希望利用数字技术和工业化相结合，为中国工农业增产奠定良好的基础。对于工农业机械工程和设计公司来说，要想在激烈的市场上占据重要地位，就必须改革和创新产品，以促进其发展，从而提高其总体竞争力。农机的设计作为农机生产的重要组成部分，吸引了众多专业人士的关注和关注。同时，众多农机设计师正在考虑将现代技术纳入设计，以提高农机设计和最终应用的质量，支持和确保中国工农业的可持续发展。CAD作为一个计算机辅助设计软件，通过构建虚拟模型为设计人员提供了展示想象力的机会，并在一定程度上提高了机械设备的精度和设计结果的科学合理性，同时提高了工农业机械工程的应用水平，从而对于社会效益与经济效益的提升意义重大。

论CAD技术在机械设计中的应用

在机械设计中，CAD技术是一种非常重要的工具和技术，在现代机械设计领域广泛应用。CAD技术不仅可以提高机械设计效率和精度，而且可以简化机械设计过程和降低成本。本文将探讨CAD技术在机械设计中的应用。

CAD技术在机械设计中具有很多优势。首先，CAD技术可以大幅提高机械设计的效率。相比传统的手工绘图方式，CAD技术可以大幅减少机械设计师的工作量，使机械设计师可以更快地完成机械设计任务。其次，CAD技术可以大幅提高机械设计的精度。机械设计师可以通过CAD软件进行精确的测量和绘制，避免了传统的手工绘图过程中可能出现的误差。此外，CAD技术还可以简化机械设计的过程。通过CAD软件，机械设计师可以更方便地建模、组件和装配机械部件，使设计过程更加简便。最后，CAD技术还可以降低机械设计的成本。相比传统的手工绘图过程，CAD设计可以减少设计成本和设计周期，使机械制造商可以更快地将产品推向市场，提高竞争力。

CAD技术在机械设计中应用非常广泛。具体来说，CAD技术主要应用于以下几个方面：

（1）机械部件的建模和制图。机械设计师可以利用CAD软件进行机械部件的建模和制图。通过CAD软件，机械设计师可以更方便地设计各种机械部件的形态和结构，实现机械部件的高精度建模，并能利用CAD软件自动生成标准的制图文件。

（3）CAD技术在机械制造中的应用。在机械制造中，CAD技术应用非常广泛。CAD技术不仅可以通过软件模拟机械设计，为机械制造提供了可靠、精确的数据支持，还可以大幅提高机械加工的效率和精度。通过CAD技术，机械制造商可以快速呈现机械部件的设计三维模型，为加工带来方便，大幅提高加工功率，降低浪费率，同时也减少机械故障率，使机械产品质量更高。

（4）CAD技术在机械产品维修中的应用。很多机械产品的售后服务和维修需要CAD技术的支持。通过CAD技术，机械维修员可以通过三维模型，迅速找到需要更换或修理的机械部件，同时可以确定更换或修理时所需要的工具和方法，从而实现机械产品的有效维修。