现代设计方法自考(笔记)

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时间:2019-08-12

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1、绪论1、工程设计的发展经历了在直觉设计、经验设计、中间实验辅助设计和现代设计四个阶段。2、现代设计方法与传统设计方法相比实现了如下几方面的转变:从定性分析向定量分析、从静态分析向动态分析、从零部件计算向整机计算、从手工设计计算向自动化设计计算及由安全设计向优化设计等。3、动态性能包括:①固有特性,即各阶固有频率、模态振型和阻尼特性等②系统在外部激振力作用下的响应,即动态应力和动态位移等③系统在工作状态下产生自激振动的可能性等。4、对整台机器的分析计算工作由于两个原因迟迟未能进行:①在整机结构复杂,需要完

2、成巨大的计算工作量;②对零件的连续部分(称为结合部)的特性缺乏研究。5、按零件简结合部的连接方式来分,可分为固定连接和滑动连接。6、现代化CAD工作站所完成的任务包括:利用计算中的专家系统协助确定技术参数和总体方案;绘制总图和零件图;使用有限元对其动、静态性能进行分析计算;通过优化设计不断地进行修改,以获得最优设计方案;在屏幕上显示设计结果,还可以图样和数据的形式输出。7、常用建立数学模型的方法,除有限元外,还有键图法、边界元法和控制工程。8、键图法是一种为系统建造数学模型的方法。9、模型试验设计的过程

3、包括:根据相似理论,设计制造出实物的相似模型;根据设计的要求对其加载进行测试,以判断其结构和尺寸的合理性;根据测试结果,对原设计进行修改,使其更加完善。10、模型试验设计的主要优点是:可以在时间、材料和仪器等花费都相对不大的情况先,对多种模型进行分析比较以获得更好的设计方案,加速新产品的开发。由于模型在结构的相似性和测试条件上毕竟与实物有差异,所以模型试验结果就会有一定误差,这就是他的局限性。11、技术经济分析,是技术科学与经济学综合发展的产物;它应用的一个重要方面是在新产品开发时进行技术的选择和技术经

4、济的评价,以便从多个技术方案中选出经济效果最佳的方案。第一章计算机辅助设计第一节CAD系统概述1、CAD(计算机辅助设计)指人们在计算机软、硬件的辅助下对产品或工程进行设计、绘图、分析计算、修改和编写技术文件及显示、输出的一种设计方法。2、一般把应用于CAD作业的计算机(中、小型或微型计算机等)、软件(计算机的操作系统、图形支撑软件和专业应用软件等)以及外围设备(打印机和绘图仪等),总称为CAD系统。3、70年代,出现了将CAD硬件与软件配套交付用户的“交钥匙系统”4、CAD技术在机械工业中主要应用有二

5、维绘图、图形及符号库、参数化设计、三维造型、工程分析(常见的有有限元分析、优化设计、运动学及动力学分析等)设计文档和生成报表。5、CAD技术的主要特点有以下几个方面:1)制图速度快,减少手工绘图时间,提高了工作效率。2)图样格式统一,质量高,促进设计工作规范化、系列化和标准化。3)提高分析计算速度,能解决服装设计计算问题。4)易于技术资料的保存及查找,修改设计快,缩短了产品设计周期。5)设计时可预估产品性能。6、CAD涉及到的基础技术:(1)图形处理技术(2)工程分析技术(如有限元分析、优化设计方法、物

6、理特性计算、模拟仿真以及各行各业中的工程分析)(3)数据管理与数据交换技术(4)文档处理技术(5)软件设计技术。7、CAD系统可根据其用途来分类如机械CAD系统、电气CAD系统等,目前最常见的硬件分类:(1)集中式主机系统(2)分布式工程工作站系统(3)微型计算机系统。第二节CAD系统的硬件和软件1、典型的CAD系统基本硬件一般由主机、输入设备、输出设备和存储设备四部分组成。2、计算机主要是指计算机的中央处理器CPU和内存储器两部分,它们是控制和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置,是系统的核

7、心。3、输入设备主要有键盘、光笔、鼠标器、数字化仪和图形扫描仪。与主机的标准端口RS-232C串口连接的有鼠标器、数字化仪和图形扫描仪。主要作用是将字符、平面上或空间中点的坐标输入计算机,其基本功能是“定位”和“拾取”。①“定位”是确定和控制光标在屏幕图形上的位置,②“拾取”是选取屏幕图形上的某一内容。4、计算机的键盘分字符键、数字键和功能键三种。5、光笔是一种检测装置,它能够将屏幕上的显示状态(明暗变化)转换为电信号,送给计算机。6、鼠标器用来控制和移动光标在屏幕上的位置,有机械式和光电式之分。数字化

8、仪有电磁感应式、静电感应式、超声波式以及磁致伸缩式;其作用是输入图形、跟踪光标位置和选择菜单;数字化仪的典型指标是:分辨率、精度、重复精度、板的面积等。7、图形扫描仪是直接把图形扫描输入计算机中,以像素信息进行存储表示的设备;按颜色可分为单色扫描仪和彩色扫描仪;按所采用的固态器件可分为电荷耦合器件(CCD)扫描仪、MOS电路扫描仪、紧贴型扫描仪等。8、CCD扫描仪的工作原理是:用光源照射原稿,投射光线经过一组光镜头射到CCD器件上,再经过模

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