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计算机机械辅助设计方法
计算机机械设计在近年来发展迅猛，其便捷、直观等有点使得在设计工作中得到普及。
计算机机械辅助设计方法【1】
摘要：目前来看，现代机械设计方法是以设计方法学为基础的，通过计算机技术，使机械设计朝着定量、动态的方向发展，而这种发展不仅可以明显提高其设计质量，还可以缩短设计周期，使成功率有显著地提高，从而增强机械产品的竞争力。
关键词：机械设计方法 发展 趋势
1 前言
我们所说的机械设计指的是根据要求对机械工作原理、组成结构、运动方式及能量传递方式等进行分析和计算，并对其进行具体的描述，使它成为工作过程中的重要依据。
机械设计的目的就是在各种要求之下将设计图纸做到最好，也就是做出优化的设计。
当今社会，科技在不断地进步，尤其是计算机及系统科学的迅猛发展，机械设计的水平与能力也在不断提高，在进行机械设计时要将多种设计技术与理论紧密的联合在一起，使设计方法得到进一步的优化，使设计的手段更具智能化、精确化。
2 现代计算机机械设计方法的发展过程
现如今，各种技术都在快速发展，现代计算机机械设计在适应科技发展的要求的同时，更应该注重设计的质量，加快设计的速度，并对现代化的设计方法进行深入的研究与探讨。
现代设计方法顾名思义是将现代化的设计方法应用到机械设计当中，其常用的设计方法有：技术预测法、系统设计法、可靠性设计法以及优化设计法等。
各种机械设计方法由来已久，但机械设计传统的设计方法和理论的形成才仅仅有100年的历史，当然，传统设计方法肯定会有很多的局限性，会逐渐的退出机械设计的舞台。
由于经济的飞速发展，使得计算机得到广泛的应用，这种巨大的改变就使得现代机械的设计方法也发生了很大变化，机械设计由传统的经验设计发展到全面利用的优化设计，促进了机械设计的全面发展。
计算机技术的进步也为机械设计提供了便利条件，辅助软件例如CAD等都极大的便利了设计人员的工作。
3 现代机械设计的特点
现代机械设计分为很多的种类，其结构也越来越复杂，但从实现的功能上来看，它主要包括了动力系统、传动系统、操纵系统及控制系统等，而且每个系统又可以分解为若干的子系统。
现代的机械设计不但要求设计师对其原理、结构、运行方式全面了解，而且还需要融合多种学科进行深入的交叉研究，使设计出的产品更具有竞争力。
传统的机械设计方法过程繁杂，且有很大的局限性，设计师水平有限，经验缺乏，很多机械中所要求的参数和指标都达不到要求，进而导致设计的成功率偏低，产品没有竞争力。
但现代机械设计是在传统设计的基础上继承和发展的，将现代很多的科学技术都融入到了机械设计里，使得现代机械设计技术水平更高，同时也向着理性设计的方向发展。
使现代机械设计成为了一门综合性强、多种学科交叉进行的基础性科学，将控制技术与科学技术有机结合到一起，实现机械系统的最优化。
4 现代机械设计所面临的形势
计算机机械设计在近年来发展迅猛，其便捷、直观等有点使得在设计工作中得到普及。
同时，现代化的机械设计面临着非常严峻的挑战，设计的领域由单一化发展成为多元化，并且多种学科渗透其中，设计对象也发生了变化，由单机设计变成了系统设计，设计人员也从个人发展到了群体，这样一来，设计出的产品会更新颖，设计步骤会更有序，产品更新换代会更迅速。
5 现代机械设计方法的分类
现代机械设计的方法可从多方面对其进行分类：第一类是从工程领域的角度，我们可以将现代机械设计方法分为现代模具设计方法、现代材料设计方法等等;第二类是按其应用成熟度进行分类，它大体上分为两种，一种是应用正普及类，另一种是内容正发展类，前一种又可以划分为优化设计和计算机辅助设计，而后一种还可以分为创新设计、虚拟设计、智能设计等;第三类是从涵盖范围的角度，我们将现代机械设计分为广义设计类及狭义设计类;第四类便是中义设计类，顾名思义其设计内容是介于广义设计与狭义设计之间。
目前，在现代机械设计中应用最为广泛的设计方法是最优化方法、动态设计和数值仿真。
6 机械设计的现代设计方法
在机械设计中，其设计方法有很多种，但大体上可以分为两种，一种是专业的现代设计方法，另一种是通用的现代设计方法。
下面我们对其进行单独说明：
6.1 专业的现代设计方法
现代科技在不断进步，科技也在飞速发展，为了满足机械产品性能的需要，计算机专业人员和机械设计专业人员应相互合作，共同开发其设计软件，使设计的软件能更为准确的反应机械产品在运行中的各种情况，并对其进行定量分析，了解各个零件及机械的动态性能，形成相对稳定的设计程序，这便是专业的设计方法。
6.2 通用的现代设计方法
由于计算机的应用和普及，为了满足机械的各种性能，我们不仅要掌握专业的现代设计方法，在机械设计上也应该广泛采用计算机技术对系统进行分析和辅助设计，这种方法就叫做通用的现代设计方法，其中包括最优化、可靠性、仿真等。
7 现代机械设计的发展趋势
7.1 智能化
计算机技术的飞速发展促进了智能CAD的产生，将CAD技术与人工智能结合在一起，提高了系统的创造力。
具有一定智能的系统通常用来进行方案的综合和对设计进行评价。
这些年还出现了适合机械设计的模糊设计和模糊评判方法。
由于现代化设计有着智能化和集成化等特点，就使得CAD技术必须与人工智能相结合，才能充分发挥智能作用，实现其本身的智能化，也进一步促进了计算机系统集成化的发展。
现如今，计算机在已成为了通用的设计工具，通过对智能化的处理，使产品的设计方案更加高效、准确。
7.2 系统化和定量化
现代机械的设计指的是将传统设计中的经验逐步提高到了逻辑的、理性的、系统的新的设计方法。
也就是说假如将产品看成是一个总系统，人们利用计算机技术，实现了人、机与环境相互协调，共同发展。
现代机械的设计方法不仅要充分考虑到材料的强度，还应运用数学规划法等方式实现设计的可靠性，这样既缩短了研发的周期，又保证了设计的成功率。
8 结语
现代设计方法与传统方法相比发生了很大的变化，我们应博取众科之长，对设计的内容进行进一步的扩展，使设计的产品更加实用与新颖。
参考文献
[1]曾立锋.现代机械设计方法之我见[J].中华民居，2011，12(8)：34-36.
[2]张前森.浅析现代机械设计方法及研究进展[J].科技资讯，2011，7(18)：94-96.
机械设计课程设计计算机辅助设计的开发【2】
摘要：介绍了机械设计课程设计计算机辅助设计的开发意义、程序总体结构及软件开发的关键技术。
计算机辅助设计作为一种新型的教学方式受到了愈来愈高的重视，近年来得到飞速发展，该设计正适应了这种形势。
它以模块化设计思想为主导，以教师的教学经验为基础，以Visual Basic为开发工具，进行对话框设计实现人机对话，生动形象地解决了课程设计中的许多问题，具有很好的应用前景。
关键词：机械设计课程设计;计算机辅助设计;教学方式
《机械设计》是机械类及近机类学生的重要专业基础课，机械设计课程设计是将所学理论与实践相结合的重要环节，是对学生综合能力的训练。
通过设计可以帮助学生掌握一般机械设计的方法与步骤，使学生的设计能力得到提高。
1 开发工具的选用
CAD软件已经发展成为各种可视化的发展环境。
目前CAD开发工具软件可以分为三类：一类是以Visual C++为代表的元件开发工具;另一类是以Visual Basic为代表的方案开发工具;再一类是以AutoCAD为代表的基于图形软件包的二次开发工具。
笔者选用的是Visual Basic(VB)6.0作为开发工具，此软件功能强大，易用性强，而且控件封装了大量的属性和方法，更好地实现了代码共享，大大地节省了程序开发的时间，是当今最普遍的可视化编程工具之一。
2 程序总体结构
计算机辅助设计软件以教学实用性为根本，主要实现齿轮传动设计计算和校核的自动化，解决传统的手工设计方法的缺陷。
根据开发工具VB模块化设计的思想，结合齿轮传动设计的特点，确定了程序总体结构，流程图见图1：
3 软件开发的关键技术
计算机辅助设计软件的整个过程由菜单和对话框驱动，分为设计计算、校核计算模块。
其设计，实现人机对话，具有良好的交互性，充分考虑了变化的参数需要学生参与改变的特点，使学生既感到计算的快捷方便，又锻炼了设计能力。
具体体现在学生在软件使用过程中可以看到清楚的设计步骤，在不断提示下进行每步设计。
3.1 图表功能的实现
在机械设计课程设计中有大量的图表要查。
图表的特点是鲜明直观，并能看出变化趋势，在设计手册和资料中经常采用。
但是在计算机辅助设计中，图表不能直接存储在计算机里，而且图表本身不能用来直接解题，参与计算的只是根据图表查得的有关数据，因此必须将其程序化，变成计算机可存储的数据形式，供解题时检索和调用。
如图2所示，为了选择使用系数 ，需要决定选取的原动机和载荷状态。
在机械设计中，将使用系数数值列于表1-1。
根据设计参数，选择的状态决定使用系数的数值，这样解决了查图表的问题。
3.2 齿轮设计校核模块的开发
齿轮的设计计算是比较复杂的一个过程。
在设计过程中，既要满足传动比的要求，又要满足强度的要求，所以要多次进行参数调整和试算后才能得到满足要求的齿轮，学生需要较长的时间完成齿轮的设计计算。
由于给每个学生的设计数据不一样，且每个学生在设计时所选择的参数也不相同，因此开发了齿轮材料及其设计计算的模块，如图3、图4所示。
若齿轮的强度不满足要求，则，所得出的数字呈红色，需返回到初始界面重新设计，输入及确定相关参数。
3.3 整体界面
以上界面是针对标准直齿圆柱齿轮进行的设计计算，如进行圆锥齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗轮蜗杆等类型的传动设计，可依照以上设计进行对应的界面设计。
结束语
机械设计课程设计计算机辅助设计的开发，一方面节约了时间，使学生可以将设计重点放在方案设计和结构设计上，有利于培养创新能力;另一方面改变了传统的教学方式，给这门课程带来了新的活力，提高了教学效果和设计效率。
目前此软件系统已在教学中得到应用，正在不断完善中，若有不妥之处，望与笔者商榷，使之不断改进和提高。
计算机辅助设计在机械设计教学应用【3】
【关键词】机械设计 教学方法 探究
引言
随着计算机技术的飞速发展， 利用计算机辅助设计来改善机械类专业基础课程机械设计教学学模式已成为必然趋势。
机械结构设计作为传统机械设计教学中最基础的一部分，作为教师一方面考虑如何在现有机械设计理论与方法的基础上与现代的机械设计方法和理论，应用现代的计算机将两方面有效的结合起来，更加拓宽了机械设计教学的思路和方法。
本文将从以下几个方面来探讨计算机辅助设计如何来贯穿于机械设计的教学中去。
1.传统机械设计教学中面临的挑战
《机械设计》是一门古老的学科，随着时代的发展本课程的教学也出现一系列的问题，主要体现在以下四个方面：(1)传统的课堂教学形式仍占主要地位课堂教学是传授知识的主阵地和主渠道，《机械设计》课程内容的广泛性与授课方式及学时的有限性之间有矛盾，影响了学生掌握更多有关机械设计的知识，限制了学生分析、构思和设计能力的培养，阻碍了教学改革进程。
(2)实践知识的匮乏。
现在的大学生尤其是近机专业类的，他们在平时的实践和实验课程中接触机械方面的机会比较少，就是观察到一些机械机构与原理方面的现象，也不会刻意去留意。
这样的话，学习本课程，就更缺乏实践方面的知识，甚至连感性认识都没有。
(3)现代设计理论及方法的出现。
近些年来，现代机械设计方法取得了飞速的发展，目前常用的有：计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、摩擦学设计、设计方法学设计、并行设计、人机工程学设计、虚拟现实、相似系列产品的设计、质量驱动设计、工程反求设计和分型设计等。
一个新的机械设计体系正在发展和形成，现代设计方法将不断得到推广和应用。
这方面也是我们机械设计教学遇到的新的挑战。
(4)缺乏实践手段，教学目标难以实现《机械设计基础》是一门实践性较强的课程，边学习边实践才能实现提高设计能力、培养创造性素质的要求。
但实际上由于学时所限，加之一般院校缺乏相关实验、实习操作手段，很难达到上述要求。
由于学生缺乏对实际机械系统的感性认识，所以教学效果不太理想。
(5)社会需求和要求的不断提高。
2.计算机辅助设计融入机械设计教学模式的研究
就《机械设计》教学在新的时代面前提出了这些迫切的要求，本文对该课程的教学模式进行了初探。
主要从以下四个方面进行探究。
(1)机械设计教学中推广三维设计的方法。
(2)注重培养学生的创新能力。
(3)优化教学手段。
(4)CAD的虚拟技术是一种新兴的多学科交叉技术，它涉及多方面的学科研究成果与专业技术。
以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象，能使设计人员与多维的信息环境进行交互。
同时，利用虚拟技术可以大大地减少实物模型和样件的制造。
虚拟技术以CAD为基础，是一种新的制造系统，这种系统按应用情况又可分为增强的可视化系统和基于现实的CAD系统。
①增强的可视化系统。
利用现行的CAD系统进行建模，通过对数据格式进行适当的转换输出虚拟环境系统。
利用三维的交互设备(如头盔式显示器、数据手套等)，在一个虚拟真实的环境中，设计人员对虚拟模型进行各个角度的观察。
目前投入使用的虚拟设计多采用增强的可视化系统，这主要是因为基于建模系统还不够完善，相比之下，目前CAD建模技术比较成熟，可以利用。
②基于虚拟现实的CAD系统。
利用这样的技术用户可以在虚拟环境中进行设计活动。
与纯粹的可视化系统相反，这种系统不再使用传统的二维交互手段进行建模，而直接进行三维设计。
此外，它也支持如语言识别、手势及眼神跟踪等。
这种虚拟设计系统在机械设计的教学中融会贯通，更加深入的了解现代机械设计的理念和思维。
3.总结
《机械设计》是一门非常重要的技术基础课程，内容多，课时少。
研究如何解决当前机械设计教学中面临的问题，我们一方面要从教学内容，教学方法不断提高和改进，另外还要培养在机械设计中融入现代计算机的设计思想，增强他们学习的主动性，为今后进行相关机械设计工作打好良好的基础。
参考文献：
[1]杨可桢，程光蕴。机械设计基础[M]。北京：高等教育出版社，1999
[2]濮良贵，纪名刚。机械设计[M]。北京：高等教育出版社，2001
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