智能车制作PPT课件

第4章智能车辆设计基础-计算机辅助设计第4章智能车辆设计基础-计算机辅助设计第4章计算机辅助机械设计第4.1章机械设计原理4.1.1为了提高智能车辆的竞争性能，有必要了解它们的机械结构并改善它们的结构缺陷。通过对历届全国智能车比赛中参赛智能车的研究，发现为了取得更好的成绩，智能车底盘的优化率和硬件设备的可靠性比软件程序及其控制策略更重要。因此，有必要对智能汽车的机械原理有一定的了解。机械设计的原则是研究机械的基本理论和设计技术。具体而言，研究内容主要包括以下几个方面：(1)机械设计原理，(2)机械设计的一般理论，主要介绍机械设计的要求，机械设计中常用的材料和选择原则，机械零件的强度校核计算，机械零件的磨损和润滑等理论，并简要介绍现代设计方法。(2)主要介绍了常用机构和传动设计研究机构的组成原理、运动分析和受力分析方法，以及根据运动要求和工况设计常用机构和传动的技术和方法。(3)通用零件设计研究通用零件的设计和选择，包括零件的工作能力和结构设计，以及标准零件和部件的选择。(4)介绍了机械总体设计中的一些问题，包括机械传动系统的方案设计、控制系统的设计以及机架和箱体的结构设计。机械设计的基本要求包括以下几个方面：(1)功能要求机械产品必须完成规定的功能，并保证功能参数在限定的范围内。(2)可靠性要求用可靠性来衡量机械的可靠性。可靠性是指机械产品在规定的使用时间(使用寿命)和预定的环境条件下正常完成其功能的概率。不同场合使用的机器对可靠性有不同的要求。(3)按经济要求设计的机械，应在设计、制造和使用的全过程中努力达到合理的成本范围。主要方法有：采用合适的设计方法，缩短设计周期；构思合理的工作原理，简化结构；选择合适的原材料以降低尺寸和质量；制定合理的制造和装配流程；注意最大限度地使用标准化、系列化和通用零件。4.1.1机械设计原则，(4)社会对机械产品的要求应该是操作方便和安全；外观和颜色应大方宜人；具有较强的市场竞争力；遵循国家和环境保护等相关部门的相关法律法规。(5)其他有不同特殊要求的机器对机器也有一些独特的要求。例如，机床需要长时间保持精度。要求飞机重量轻、飞行阻力小、载重量大。通过对参加比赛的智能车的机械设计的调查和分析，发现并不是所有的调整对提高智能车的性能都有明显的效果。其中，前轮定位参数的优化、转向机臂的增加和底盘重心的位置对智能车的机械性能影响很大。AutoCAD是机械设计中常用的软件之一，它是一个可定制、可扩展的CAD软件，具有二维绘图、设计文档和简单三维设计的功能。今天，从版本1.0、版本1.17、版本2.5、版本2.6、版本9到版本14、版本2000、版本2000i、版本2004、版本2005到版本2006，AutoCAD经历了多次修订和更新。由于AutoCAD在图形设计方面功能齐全，因此具有很高的市场份额。下面以AutoCAD2006为例，说明AutoCAD在机械设计中的应用。AutoCAD2006提供了一个高效的图形集管理器，可以方便地移植和扩展AutoCAD2006在机械设计中的应用功能主要体现在以下几个方面：4 . 1 . 2 AutoCAD简介，(1)可以方便地绘制直线、圆、弧、正多边形等基本机械图形对象，并可以编辑图形对象，形成各种复杂的机械图形。(2)当需要在某张图纸上绘制多个相同的图形时，可以利用其强大的复制、移动和镜像功能，在现有图形中快速绘制其他图形。(3)AutoCAD可以绘制符合国家机械制图标准的线宽和文字样式。(4)提供新的动态块功能，可以快速有效地创建符合国家标准的常见机械零件和标准件模块，如键、弹簧、轴承、螺栓、螺母、垫圈等；操纵块并从中提取数据。绘制这些图形时，您可以直接插入它们，而无需重复绘制。(5)新提供的动态输入功能使用户能够集中精力设计图纸，而不是软件功能。(6)零件图可以方便地组装成装配图，可以验证零件尺寸是否正确，零件之间是否存在干涉等装配问题。同时，利用AutoCAD的复制和粘贴功能，零件图可以很容易地通过装配图分离出来。(7)当用户设计一系列产品时，他们可以容易地修改现有的图形以导出新的图形。(8)设计复杂图形时，AutoCAD提供网页共享设计信息和创建帮助，可以轻松创建单个图形和管理整个图形集。同时，AutoCAD可以在CAD生产中使用新的标准，帮助用户取得更大的成功。4 . 1 . 2 AutOCAD简介，(9)AutoCAD使信息连接变得容易，使设计团队能够在设计和制造过程中进行产品协作开发，并且可以安全地与企业中的任何员工或扩展团队共享设计数据。它的功能包括：为需要的用户共享、查看、标记和管理2d和3d设计数据，支持与其他用户的文件交换，减少设计过程中的错误，并在变得更难更改之前生成新的视点，从而使业务流程从创建到完成能够顺利运行。4.2计算机辅助电路设计4.2.1EDA技术1 . EDA技术的内涵EDA是电子设计自动化。目前，电子系统设计已经不能满足手工设计的大规模电路设计要求，电路设计需要EDA技术。EDA技术以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，采用EDA通用支持软件和应用软件包，帮助电子设计工程师完成电路功能设计、逻辑计算、性能分析、时序测试和印刷电路板设计。在EDA软件的帮助下，设计者对电路系统的功能描述转化为系统设计结果。利用EDA设计工具，设计人员可以完成电路的性能分析和时序测试，减少设计的盲目性，大大提高设计效率。4.2.1EDA技术、EDA通用支持软件和应用软件包涉及电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、计算数学、优化理论等学科，其技术指标包括自动化程度、功能完善程度、操作界面、数据开放性和可互换性(即不同厂家的EDA软件可以兼容)等。电子设计自动化技术涵盖了电子电路设计的所有领域，即从低频电路到高频电路，从线性电路到非线性电路，从模拟电路到数字电路，从分离电路到集成电路。它协助电子工程师进行产品开发，并在电子产品生产的整个过程中提供各种辅助工作。2.2的基本特征。EDA技术是用高级语言描述的。其基本特征是系统级仿真和综合能力。与这些基本特征相关的几个概念如下：4.2.1EDA技术，(1)并行工程和“自顶向下”设计方法并行工程是产品和相关过程(主要指制造和维护)的系统化、集成和并行开发模式。该模型使开发人员能够从一开始就考虑许多因素，如产品生命周期的质量、成本、开发时间和用户需求。“自顶向下”的设计方法从系统级设计开始，划分功能框图并在顶层设计结构，在框图级验证它，然后使用逻辑综合优化工具生成特定的门级逻辑电路网表。相应的物理实现级别可以是印刷电路板或专用集成电路。“自顶向下”的设计方法有利于早期发现产品结构设计中的错误，提高设计的一次性成功率，在EDA技术中得到广泛应用。4 . 2 . 1设计自动化技术(2)硬件描述语言(HDL)使用硬件描述语言设计电路和系统是设计自动化技术的一个重要特征。硬件描述语言的突出优点是：语言的公共可用性；设计和过程之间的不相关；广泛的描述能力；组织大规模系统的设计是很方便的。便于设计的重用和继承。与原理图输入设计方法相比，硬件描述语言更适合于规模不断扩大的电子系统设计。硬件描述语言使设计者能够在相对抽象的层次上描述设计的结构和内部特征。它是逻辑综合优化的重要工具。目前，最常用的IEEE标准硬件描述语言是VHDL和Verilog-HDL。4.2.1EDA技术，(3)逻辑综合和优化逻辑综合功能自动将高级系统行为设计转化为门级逻辑的电路描述，实现设计和过程的独立性。优化是根据上述合成生成的电路网表的布尔方程的功能等价原则，用更小更快的合成结果替换一些复杂的逻辑电路单元，并根据指定的目标库将其映射到新的网表中。(4)开放式、标准化的电子设计自动化系统框架是一个软件平台结构，为不同的电子设计自动化工具提供操作环境。该框架提供了独立于硬件平台的图形用户界面、工具之间的通信数据、设计数据和设计过程的管理以及与数据库相关的各种服务项目。建立了一个具有标准开发框架结构的EDA系统，可以接受其他厂商的EDA工具，共同进行设计工作。该框架作为一套使用和匹配EDA软件包的规范，可以实现各种EDA工具的优化组合，将各种EDA工具集成到统一的管理环境中，实现资源共享。4.2.1EDA技术、EDA框架的标准化和设计数据格式的标准化(如硬件描述语言)可以集成不同的设计风格和应用需求，从而使每个有特色的EDA工具可以有效地在同一工作站上工作。该集成EDA系统不仅可以实现高层次的自动逻辑综合、布局综合和测试代码生成，还可以使各模拟器对同一设计进行协同仿真，从而进一步提高EDA系统的工作效率和设计正确性。(5)库是支持EDA工具完成各种自动化设计过程的关键。EDA设计公司与半导体制造商密切合作，共同开发各种库，如逻辑仿真模拟库、逻辑综合综合库、布局综合版本库、测试综合测试库等。在这些库的支持下，EDA工具可以完成各种自动设计。Protel 99se是由澳大利亚ProtelTechnology公司开发的全32位电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用。使用该软件的设计人员可以轻松设计电路原理图、元件图、电路板图、元件封装图和电路指南。它是首选的电路板设计工具。1.简要介绍1的所有手工设计方法和步骤。印刷电路板(1)基于系统原理图的仿真。在绘制原理图时，只要Protel99SE的能力允许，最好是模拟原理图或一些原理图。(2)绘制原理图时，应注意每个元件必须有相应的封装形式，并且封装的焊盘编号与原理图的引脚编号之间必须有对应关系。(3)检查电气后您可以使用向导创建(在启动“文件/新建”菜单后，选择向导页面以启动板向导)或直接创建(在启动“文件/新建”菜单后，选择板文件)。通常，双层板可以直接建造，而多层板主要由导轨建造。(5)在电路板设计窗口中，使用菜单“设计/负载网络”调用网络表。在转入过程中，应注意形成的宏命令是否错误。如果有任何错误，请返回原理图，并在找出原因后修改原理图。常见问题是没有元件封装或元件引脚与封装焊盘不对应。常见的宏命令错误有组件未找到(由于组件包名称不正确，组件未找到)和节点未找到(由于焊盘编号和引脚编号不一致，节点未找到)。(6)如果所有宏命令都有效，则可以执行宏命令来将组件之间的连接转移到电路板。(7)将元器件手动排列在电路板上，排列规则是：电路的输入端放置在电路板的左侧；输出端设置在电路板的右侧；组件之间的连接最短。安装组件时，组件不能相互干扰等。最好不要用自动的方法来排列部件，因为目前计算机没有足够的智能来合理地排列部件以满足排列要求。(8)确定接线范围。布线范围在禁止布线层确定，禁止布线层通常是电路板的框架尺寸。如果需要钻螺孔，注意不要在禁止布线层的螺孔上布线。(9)设置布线层。如果是单层板，在菜单设计/规则中设置布线层；如果是双层板，可以不用设置就使用默认值。4 . 2 . 2保护，(10)设置铜薄膜线的走线宽度。通常，走线宽度为10米(0.25毫米)。电源和接地线应该更宽。当然，只要电路板的面积允许，最好有一个更宽的铜膜线。有时候，也应该考虑董事会的能力。例如，一些公司不能制造线宽小于10毫米的电路板。可以在菜单“设计/规则”中设置路线宽度。(11)所有设置完成后，自动布线/所有菜单可启动自动布线。布线完成后，观察布线完成对话框中的布线率。如果是100%，则意味着所有连接铜膜线都已完成。如果不可能进行100%布线，则需要将元件重新排列回到预布线状态，并在布线前调整线宽。(12)使用3D立体图观察电路板。如果您对组件布局或布线不满意，可以使用工具/取消布线/全部菜单移除布线，恢复预布线，重新排列组件，然后进行布线。布线批准后，应根据需要添加填料、铜和轮廓。(14)在电路板上运行电气规则检查(菜单工具/设计规则检查)。(15)调整屏幕层上的文字，然后写下绘制电路板的日期和电路板的描述。(16)将电路板图纸保存在软盘上，并将其发送给电路板制造商以生产电路板。4 . 2 . 2保护，2。印刷电路板设计中的印刷电路板注意事项(1)原理图阶段使用自动布线的注意事项在画出原理后，您必须检查错误。如果有错误，必须纠正，直到没有错误。印刷电路板上使用的连接器也应绘制成原理图并进行封装。电源标志和电源接地标志的网络标签必须设置为不同的名称。(2)元件和铜膜线的卡扣网格的设置如果板上的元件大部分是分立元件，并且元件密度低，元件封装的卡扣网格可以设置为50毫米，以便于元件封装的对准。铜膜线的啮合网格可以设置为10密耳(当铜膜线较密时)或25密耳(当铜膜线较薄时)，以便铜膜线穿过两个相邻焊盘之间的间隙，也便于铜膜线从焊盘的中心分布。(3)热敏元件的布置注意事项应远离发热元件。电源装置应尽可能放置在电路板的边缘。大型设备可以锁定在机箱上，并通过电线连