CAD CAM 技术 第２版 教学课件 作者 宁汝新 赵汝嘉 主编第三章.ppt

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1、第三章第一节　概　　述第二节　计算机辅助设计过程分析第三节　计算机辅助概念设计第四节　参数化与模块化设计第五节　产品设计的可视化技术第一节　概　　述所谓设计，是设计者根据生产和生活的需要，通过思维、规则、分析和决策过程，最终把设想变为现实的技术方案。可见，设计是创造性的劳动，设计的本质是创新，设计过程是创造性思维过程，设计的目的就是要寻求满足用户需求的最佳方案。一、设计过程及阶段划分1.任务规划阶段第二节　计算机辅助设计过程分析任务规划阶段要进行需求分析、市场预测、可行性分析，根据企业内部的发展目标、现有设备能力及科研成果等，确定设计参数及约束条件，最

2、后明确详细的设计要求作为设计、评价和决策的依据，制定产品设计任务书。2.概念设计阶段图3-1　产品设计过程示意图3.结构设计阶段该阶段要将功能原理方案具体化为产品结构草图，以便进一步进行技术、经济分析、修改薄弱环节。这阶段的主要工作包括零部件布局排列、运动副设计、人—机—环的关系以及零部件选材、结构尺寸等，再进行总体优化、计算，确定产品装配草图。4.详细设计阶段详细设计是在上述装配草图的基础上，进行部件、零件的分解设计、优化计算等工作，通过模型试验检查产品的功能和零部件的性能，并加以改进，完成全部生产图样，进行工艺设计，编制工艺规程文件等有关技术文件。

3、5.定型生产阶段通过用户试用、设计定型，进行生产规划，投入生产制造。二、设计类型及计算机应用(1)新设计这是一种从无到有的创新性设计，或者从概念设计、功能设计开始，或者重新排列组合现有的、或新的零部件来达到设计目的。(2)适应性设计其特点是保持总体布局不变，修改个别零部件的功能或形状以适应质和量方面的附加要求。(3)参数化设计其特点是功能、布局、零件的几何拓扑关系均保持不变，仅改变零件的尺寸参数，产生系列化的设计结果。一、产品概念设计内涵“在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，这一部分

4、设计工作叫做概念设计。”第三节　计算机辅助概念设计二、概念设计的过程模型图3-4　设计自由度与开发成本的关系三、计算机辅助概念设计的关键技术1.原理方案设计技术原理方案设计是概念设计过程的第一步，原理方案的创新是实现产品创新的关键。当前，计算机辅助原理方案设计的研究，主要体现在基于设计目标的原理方案求解和基于知识的原理方案设计专家系统等方法与技术。2.概念设计建模技术近年来，许多学者从工程设计方法学中概念设计的定位出发，提出层次概念模型、基于广义特征的概念模型、工程设计概念模型、基于功率键图的概念设计等概念设计建模方法与技术；并从产品设计学的角度，将概

5、念产品设计过程视为一个特征的演化过程，提出以支持变量特征和概念设计为标志的各类产品模型，如基于特征关联语义的模型、基于变动特征的模型、信息基因模型、生成型特征设计模型等建模方法。3.设计创新技术在产品创新过程中，设计师的思维、经验，以及领域知识起着相当重要的作用，因而许多学者从人工智能角度出发，进行产品创新设计的研究。目前主要体现在基于知识的创新设计智能模型、基于多层推理机制的创新概念设计模型以及概念设计过程中的智能支持技术。4.并行和协同概念设计技术主要研究：一是产品功能、原理、布局、形状等方面之间的并行设计和协同设计机制，一些学者从并行工程的角度，

6、对并行环境下的设计过程和设计策略以及面向并行工程的设计建模技术进行了深入探讨；二是考虑制造、成本等其它因素的并行设计技术；三是概念设计中不同或相同领域的设计师之间的协同设计技术，如分析协同设计过程中的各种角色和信息共享，提出工程设计与工业设计的协同工作模型，同时分析了协同设计中人的作用。四、基于知识的产品创新设计1.知识处理(1)知识表达知识表达最公共的形式是框架、规则、事例和元模型。(2)知识获取知识获取包括自动获取和人工获取。(3)推理机制推理机制是与知识表示方式相对应的，因此相应的有产生式规则推理机、框架推理机、面向对象的推理机、方法推理机和元推

7、理机等。2.产品设计分类与创新的关系表3-1　产品设计分类与创新的关系3.基于功能分解与重组的创新设计方法对某一产品而言，功能是其效能、用途和作用。如车床的功能是将毛坯加工成零件，水杯的功能是盛装液体等。对于泛指的产品而言，功能被抽象为其输入和输出量之间的因果关系。五、产品概念设计中的美学设计图3-7　概念摩托车图3-8　悍马H3T概念车的内部结构第四节　参数化与模块化设计一、参数化与模块化设计概念1.参数化和变量化设计的基本概念早期的CAD系统，其设计结果仅仅实现了用计算机及其外围设备出图，就产品图形而言，不过是几何图素(点、线、圆、弧等)的拼接，是

8、产品的可视形状，并不包含产品图形内在的拓扑关系和尺寸约束。因此，当需要改变图形中哪怕任一微小的