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計算機機械輔助設計方法
計算機機械設計在近年來發展迅猛，其便捷、直觀等有點使得在設計工作中得到普及。
計算機機械輔助設計方法【1】
摘要：目前來看，現代機械設計方法是以設計方法學為基礎的，通過計算機技術，使機械設計朝著定量、動態的方向發展，而這種發展不僅可以明顯提高其設計質量，還可以縮短設計周期，使成功率有顯著地提高，從而增強機械產品的競爭力。
關鍵詞：機械設計方法 發展 趨勢
1 前言
我們所說的機械設計指的是根據要求對機械工作原理、組成結構、運動方式及能量傳遞方式等進行分析和計算，并對其進行具體的描述，使它成為工作過程中的重要依據。
機械設計的目的就是在各種要求之下將設計圖紙做到最好，也就是做出優化的設計。
當今社會，科技在不斷地進步，尤其是計算機及系統科學的迅猛發展，機械設計的水平與能力也在不斷提高，在進行機械設計時要將多種設計技術與理論緊密的聯合在一起，使設計方法得到進一步的優化，使設計的手段更具智能化、精確化。
2 現代計算機機械設計方法的發展過程
現如今，各種技術都在快速發展，現代計算機機械設計在適應科技發展的要求的同時，更應該注重設計的質量，加快設計的速度，并對現代化的設計方法進行深入的研究與探討。
現代設計方法顧名思義是將現代化的設計方法應用到機械設計當中，其常用的設計方法有：技術預測法、系統設計法、可靠性設計法以及優化設計法等。
各種機械設計方法由來已久，但機械設計傳統的設計方法和理論的形成才僅僅有100年的歷史，當然，傳統設計方法肯定會有很多的局限性，會逐漸的退出機械設計的舞臺。
由于經濟的飛速發展，使得計算機得到廣泛的應用，這種巨大的改變就使得現代機械的設計方法也發生了很大變化，機械設計由傳統的經驗設計發展到全面利用的優化設計，促進了機械設計的全面發展。
計算機技術的進步也為機械設計提供了便利條件，輔助軟件例如CAD等都極大的便利了設計人員的工作。
3 現代機械設計的特點
現代機械設計分為很多的種類，其結構也越來越復雜，但從實現的功能上來看，它主要包括了動力系統、傳動系統、操縱系統及控制系統等，而且每個系統又可以分解為若干的子系統。
現代的機械設計不但要求設計師對其原理、結構、運行方式全面了解，而且還需要融合多種學科進行深入的交叉研究，使設計出的產品更具有競爭力。
傳統的機械設計方法過程繁雜，且有很大的局限性，設計師水平有限，經驗缺乏，很多機械中所要求的參數和指標都達不到要求，進而導致設計的成功率偏低，產品沒有競爭力。
但現代機械設計是在傳統設計的基礎上繼承和發展的，將現代很多的科學技術都融入到了機械設計里，使得現代機械設計技術水平更高，同時也向著理性設計的方向發展。
使現代機械設計成為了一門綜合性強、多種學科交叉進行的基礎性科學，將控制技術與科學技術有機結合到一起，實現機械系統的最優化。
4 現代機械設計所面臨的形勢
計算機機械設計在近年來發展迅猛，其便捷、直觀等有點使得在設計工作中得到普及。
同時，現代化的機械設計面臨著非常嚴峻的挑戰，設計的領域由單一化發展成為多元化，并且多種學科滲透其中，設計對象也發生了變化，由單機設計變成了系統設計，設計人員也從個人發展到了群體，這樣一來，設計出的產品會更新穎，設計步驟會更有序，產品更新換代會更迅速。
5 現代機械設計方法的分類
現代機械設計的方法可從多方面對其進行分類：第一類是從工程領域的角度，我們可以將現代機械設計方法分為現代模具設計方法、現代材料設計方法等等;第二類是按其應用成熟度進行分類，它大體上分為兩種，一種是應用正普及類，另一種是內容正發展類，前一種又可以劃分為優化設計和計算機輔助設計，而后一種還可以分為創新設計、虛擬設計、智能設計等;第三類是從涵蓋范圍的角度，我們將現代機械設計分為廣義設計類及狹義設計類;第四類便是中義設計類，顧名思義其設計內容是介于廣義設計與狹義設計之間。
目前，在現代機械設計中應用最為廣泛的設計方法是最優化方法、動態設計和數值仿真。
6 機械設計的現代設計方法
在機械設計中，其設計方法有很多種，但大體上可以分為兩種，一種是專業的現代設計方法，另一種是通用的現代設計方法。
下面我們對其進行單獨說明：
6.1 專業的現代設計方法
現代科技在不斷進步，科技也在飛速發展，為了滿足機械產品性能的需要，計算機專業人員和機械設計專業人員應相互合作，共同開發其設計軟件，使設計的軟件能更為準確的反應機械產品在運行中的各種情況，并對其進行定量分析，了解各個零件及機械的動態性能，形成相對穩定的設計程序，這便是專業的設計方法。
6.2 通用的現代設計方法
由于計算機的應用和普及，為了滿足機械的各種性能，我們不僅要掌握專業的現代設計方法，在機械設計上也應該廣泛采用計算機技術對系統進行分析和輔助設計，這種方法就叫做通用的現代設計方法，其中包括最優化、可靠性、仿真等。
7 現代機械設計的發展趨勢
7.1 智能化
計算機技術的飛速發展促進了智能CAD的產生，將CAD技術與人工智能結合在一起，提高了系統的創造力。
具有一定智能的系統通常用來進行方案的綜合和對設計進行評價。
這些年還出現了適合機械設計的模糊設計和模糊評判方法。
由于現代化設計有著智能化和集成化等特點，就使得CAD技術必須與人工智能相結合，才能充分發揮智能作用，實現其本身的智能化，也進一步促進了計算機系統集成化的發展。
現如今，計算機在已成為了通用的設計工具，通過對智能化的處理，使產品的設計方案更加高效、準確。
7.2 系統化和定量化
現代機械的設計指的是將傳統設計中的經驗逐步提高到了邏輯的、理性的、系統的新的設計方法。
也就是說假如將產品看成是一個總系統，人們利用計算機技術，實現了人、機與環境相互協調，共同發展。
現代機械的設計方法不僅要充分考慮到材料的強度，還應運用數學規劃法等方式實現設計的可靠性，這樣既縮短了研發的周期，又保證了設計的成功率。
8 結語
現代設計方法與傳統方法相比發生了很大的變化，我們應博取眾科之長，對設計的內容進行進一步的擴展，使設計的產品更加實用與新穎。
參考文獻
[1]曾立鋒.現代機械設計方法之我見[J].中華民居，2011，12(8)：34-36.
[2]張前森.淺析現代機械設計方法及研究進展[J].科技資訊，2011，7(18)：94-96.
機械設計課程設計計算機輔助設計的開發【2】
摘要：介紹了機械設計課程設計計算機輔助設計的開發意義、程序總體結構及軟件開發的關鍵技術。
計算機輔助設計作為一種新型的教學方式受到了愈來愈高的重視，近年來得到飛速發展，該設計正適應了這種形勢。
它以模塊化設計思想為主導，以教師的教學經驗為基礎，以Visual Basic為開發工具，進行對話框設計實現人機對話，生動形象地解決了課程設計中的許多問題，具有很好的應用前景。
關鍵詞：機械設計課程設計;計算機輔助設計;教學方式
《機械設計》是機械類及近機類學生的重要專業基礎課，機械設計課程設計是將所學理論與實踐相結合的重要環節，是對學生綜合能力的訓練。
通過設計可以幫助學生掌握一般機械設計的方法與步驟，使學生的設計能力得到提高。
1 開發工具的選用
CAD軟件已經發展成為各種可視化的發展環境。
目前CAD開發工具軟件可以分為三類：一類是以Visual C++為代表的元件開發工具;另一類是以Visual Basic為代表的方案開發工具;再一類是以AutoCAD為代表的基于圖形軟件包的二次開發工具。
筆者選用的是Visual Basic(VB)6.0作為開發工具，此軟件功能強大，易用性強，而且控件封裝了大量的屬性和方法，更好地實現了代碼共享，大大地節省了程序開發的時間，是當今最普遍的可視化編程工具之一。
2 程序總體結構
計算機輔助設計軟件以教學實用性為根本，主要實現齒輪傳動設計計算和校核的自動化，解決傳統的手工設計方法的缺陷。
根據開發工具VB模塊化設計的思想，結合齒輪傳動設計的特點，確定了程序總體結構，流程圖見圖1：
3 軟件開發的關鍵技術
計算機輔助設計軟件的整個過程由菜單和對話框驅動，分為設計計算、校核計算模塊。
其設計，實現人機對話，具有良好的交互性，充分考慮了變化的參數需要學生參與改變的特點，使學生既感到計算的快捷方便，又鍛煉了設計能力。
具體體現在學生在軟件使用過程中可以看到清楚的設計步驟，在不斷提示下進行每步設計。
3.1 圖表功能的實現
在機械設計課程設計中有大量的圖表要查。
圖表的特點是鮮明直觀，并能看出變化趨勢，在設計手冊和資料中經常采用。
但是在計算機輔助設計中，圖表不能直接存儲在計算機里，而且圖表本身不能用來直接解題，參與計算的只是根據圖表查得的有關數據，因此必須將其程序化，變成計算機可存儲的數據形式，供解題時檢索和調用。
如圖2所示，為了選擇使用系數 ，需要決定選取的原動機和載荷狀態。
在機械設計中，將使用系數數值列于表1-1。
根據設計參數，選擇的狀態決定使用系數的數值，這樣解決了查圖表的問題。
3.2 齒輪設計校核模塊的開發
齒輪的設計計算是比較復雜的一個過程。
在設計過程中，既要滿足傳動比的要求，又要滿足強度的要求，所以要多次進行參數調整和試算后才能得到滿足要求的齒輪，學生需要較長的時間完成齒輪的設計計算。
由于給每個學生的設計數據不一樣，且每個學生在設計時所選擇的參數也不相同，因此開發了齒輪材料及其設計計算的模塊，如圖3、圖4所示。
若齒輪的強度不滿足要求，則，所得出的數字呈紅色，需返回到初始界面重新設計，輸入及確定相關參數。
3.3 整體界面
以上界面是針對標準直齒圓柱齒輪進行的設計計算，如進行圓錐齒輪、斜齒圓柱齒輪、蝸輪蝸桿等類型的傳動設計，可依照以上設計進行對應的界面設計。
結束語
機械設計課程設計計算機輔助設計的開發，一方面節約了時間，使學生可以將設計重點放在方案設計和結構設計上，有利于培養創新能力;另一方面改變了傳統的教學方式，給這門課程帶來了新的活力，提高了教學效果和設計效率。
目前此軟件系統已在教學中得到應用，正在不斷完善中，若有不妥之處，望與筆者商榷，使之不斷改進和提高。
計算機輔助設計在機械設計教學應用【3】
【關鍵詞】機械設計 教學方法 探究
引言
隨著計算機技術的飛速發展， 利用計算機輔助設計來改善機械類專業基礎課程機械設計教學學模式已成為必然趨勢。
機械結構設計作為傳統機械設計教學中最基礎的一部分，作為教師一方面考慮如何在現有機械設計理論與方法的基礎上與現代的機械設計方法和理論，應用現代的計算機將兩方面有效的結合起來，更加拓寬了機械設計教學的思路和方法。
本文將從以下幾個方面來探討計算機輔助設計如何來貫穿于機械設計的教學中去。
1.傳統機械設計教學中面臨的挑戰
《機械設計》是一門古老的學科，隨著時代的發展本課程的教學也出現一系列的問題，主要體現在以下四個方面：(1)傳統的課堂教學形式仍占主要地位課堂教學是傳授知識的主陣地和主渠道，《機械設計》課程內容的廣泛性與授課方式及學時的有限性之間有矛盾，影響了學生掌握更多有關機械設計的知識，限制了學生分析、構思和設計能力的培養，阻礙了教學改革進程。
(2)實踐知識的匱乏。
現在的大學生尤其是近機專業類的，他們在平時的實踐和實驗課程中接觸機械方面的機會比較少，就是觀察到一些機械機構與原理方面的現象，也不會刻意去留意。
這樣的話，學習本課程，就更缺乏實踐方面的知識，甚至連感性認識都沒有。
(3)現代設計理論及方法的出現。
近些年來，現代機械設計方法取得了飛速的發展，目前常用的有：計算機輔助設計、優化設計、可靠性設計、摩擦學設計、設計方法學設計、并行設計、人機工程學設計、虛擬現實、相似系列產品的設計、質量驅動設計、工程反求設計和分型設計等。
一個新的機械設計體系正在發展和形成，現代設計方法將不斷得到推廣和應用。
這方面也是我們機械設計教學遇到的新的挑戰。
(4)缺乏實踐手段，教學目標難以實現《機械設計基礎》是一門實踐性較強的課程，邊學習邊實踐才能實現提高設計能力、培養創造性素質的要求。
但實際上由于學時所限，加之一般院校缺乏相關實驗、實習操作手段，很難達到上述要求。
由于學生缺乏對實際機械系統的感性認識，所以教學效果不太理想。
(5)社會需求和要求的不斷提高。
2.計算機輔助設計融入機械設計教學模式的研究
就《機械設計》教學在新的時代面前提出了這些迫切的要求，本文對該課程的教學模式進行了初探。
主要從以下四個方面進行探究。
(1)機械設計教學中推廣三維設計的方法。
(2)注重培養學生的創新能力。
(3)優化教學手段。
(4)CAD的虛擬技術是一種新興的多學科交叉技術，它涉及多方面的學科研究成果與專業技術。
以虛擬現實技術為基礎，以機械產品為對象，能使設計人員與多維的信息環境進行交互。
同時，利用虛擬技術可以大大地減少實物模型和樣件的制造。
虛擬技術以CAD為基礎，是一種新的制造系統，這種系統按應用情況又可分為增強的可視化系統和基于現實的CAD系統。
①增強的可視化系統。
利用現行的CAD系統進行建模，通過對數據格式進行適當的轉換輸出虛擬環境系統。
利用三維的交互設備(如頭盔式顯示器、數據手套等)，在一個虛擬真實的環境中，設計人員對虛擬模型進行各個角度的觀察。
目前投入使用的虛擬設計多采用增強的可視化系統，這主要是因為基于建模系統還不夠完善，相比之下，目前CAD建模技術比較成熟，可以利用。
�、诨谔摂M現實的CAD系統。
利用這樣的技術用戶可以在虛擬環境中進行設計活動。
與純粹的可視化系統相反，這種系統不再使用傳統的二維交互手段進行建模，而直接進行三維設計。
此外，它也支持如語言識別、手勢及眼神跟蹤等。
這種虛擬設計系統在機械設計的教學中融會貫通，更加深入的了解現代機械設計的理念和思維。
3.總結
《機械設計》是一門非常重要的技術基礎課程，內容多，課時少。
研究如何解決當前機械設計教學中面臨的問題，我們一方面要從教學內容，教學方法不斷提高和改進，另外還要培養在機械設計中融入現代計算機的設計思想，增強他們學習的主動性，為今后進行相關機械設計工作打好良好的基礎。
參考文獻：
[1]楊可楨，程光蘊。機械設計基礎[M]。北京：高等教育出版社，1999
[2]濮良貴，紀名剛。機械設計[M]。北京：高等教育出版社，2001
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