（中职）机械设计基础11教学课件

1、YCF正版可修改PPT（中职）机械设计基础11教学课件第十一章 计算机辅助机械设计本 章 概 述教 学 目 标第一节 CAD简介第二节 CAD系统的硬件分类第三节 典型机械零件的程序设计本 章 概 述近年来，计算机辅助设计即CAD技术得到了迅速普及，推动了众多领域的设计革命，已成为衡量一个国家的科学技术现代化和工业化的重要标志之一。CAD技术在机械设计领域中的应用更为普及，本章仅就CAD技术在机械设计领域中应用的基础知识作一简单介绍。返回教 学 目 标1.掌握CAD的概念、应用及发展。2.熟悉CAD技术在机械设计领域中应用的基础知识。3.了解CAD技术，设计零件的一般步骤。返回第一节 CAD简

2、介一、CAD技术发展概况计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)技术是电子信息技术的一个重要组成部分。这一新兴学科能充分运用计算机高速运算和快速绘图的强大功能为工程设计及产品设计服务，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸。它把计算机所具有的运算快、计算精度高、有记忆、逻辑判断、图形显示以及绘图等特殊功能与人们的经验、智慧和创造力结合起来，从而减轻设计人员的体力劳动，提高设计质量，缩短设计周期。因而CAD技术发展迅速，日前已得到了广泛运用，是当前机械设计工作的一个重要的发展方向。下一页返回第一节 CA

3、D简介二、CAD系统的组成CAD系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础;软件系统是计算机辅助设计技术的核心，它决定了系统所具有的功能。硬件和软件的组合形成厂CAD系统。1. CAD系统硬件的基本组成CAD系统的硬件一般由计算机主机、常用外围设备、图形输入设备和图形输出设备组成。图形输入和输出设备种类很多，可根据需要进行选配。现代CAD系统均为交互系统，交互是靠用户操作图形输入设备来实现的。如图11-1所示为一个CAD系统硬件的基本组成。2. CAD系统软件的组成上一页下一页返回第一节 CAD简介软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件三个层次。(1)系统软件

4、系统软件对计算机资源进行自动管理和控制，它处于整个软件的核心内层，主要包括操作系统和数据通信系统等。所有软件都是在操作系统的管理和支持下进行工作的，它使计算机协调一致并且高效地完成各种任务。(2)支撑软件 支撑软件是帮助人们高效率开发应用软件的软件工具系统，亦称为软件开发工具。计算机辅助设计系统的支撑软件主要包括图形支撑系统和数据库管理系统，它们是计算机辅助设计的核心技术。此外，程序设计语言、面向计算机对象的专用语言等也属于支撑软件，这些软件为计算机辅助设计系统的开发提供了必要的软件环境，实现多种多样的计算机辅助设计功能。上一页下一页返回第一节 CAD简介支撑软件是应用软件开发的基础，计算机辅

5、助设计系统的功能和效率在很大程度上取决于支撑软件的性能。(3)应用软件 应用软件是用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件和支撑软件，自行编制的用于解决各种实际问题的程序。计算机辅助设计系统的功能最终反映在解决具体设计问题的应用软件上。通常，应用软件需要用户自行开发，这是因为某些设计的专业性较强，涉及的领域广阔，其开发需要专业人员的知识和经验，所以计算机辅助设计系统是工程技术与计算机技术相结合的综合性产物。上一页返回第二节 CAD系统的硬件分类从硬件角度将CAD系统分为四类，即主机系统、小型机系统、微型机系统和工作站系统。1.主机系统(Mainfiame一based system )这种系统一

6、般以大型机为主机，集中配备某些公司的外部设备，如绘图机、打印机、磁带机等，同时接出许多用户工作站及字符终端，如图11-2(a)所示。每个用户工作站的结构如图11-2(b)所示，一般有一个图形终端，并配有图形输入设备，如鼠标或图形输入板等，键盘用来进行文本或命令输入，屏幕图形则用点阵或激光打印机等硬拷贝机输出。下一页返回第二节 CAD系统的硬件分类这种系统的优点是主机功能强，能进行大信息量的作业，如大型分析 计算、复杂模拟和管理等;缺点是当终端用户过多时，会使系统过载，响应速度变慢，而且一旦主机发生故障，整个系统就不能工作，此外价格也昂贵。这种系统在20世纪70年代较为流行，目前一般不再采用。2

7、.小型机系统(Minicomputer一based system )这种系统与图11-2所示的主机系统在形式上非常类似，只不过用小型机或超小型机代替主机，用户工作站数量较少，一般在46个。这种小型机大都具有32位字长，操作系统采用虚拟存储技术，成本低、体积小，便于操作使用。后来用超小型机在速度、精度、存储、计算能力等方面完全满足厂复杂CAD/CAM的要求。上一页下一页返回第二节 CAD系统的硬件分类这种系统经常与软件配在一起销售给用户，这就是20世纪80年代盛极一时的Tumkey system。系统可以根据用户的需要及投资强度进行硬软件灵活的配置，销售商还提供良好的售后服务，如维修、培训及咨询

8、等，一度席卷了CAD/CAM市场。这种系统大多采用符合工业标准的各种硬件平台(如SUN, HP, DEC及IBM公司等提供的计算机)，使用流行的操作系统，使用性能取决于软件水平，系统具有专用性。它的缺点是系统比较封闭，即开放性较差。3.微型机系统(Microcomputer一based system )图11-3为一个微型机系统的构成，一般每台微型机只配一个图形终端，以保证对操作命令的快速响应。上一页下一页返回第二节 CAD系统的硬件分类近年来微型机系统发展非常迅速，首先是因为32位字长的微型机在速度、精度、内外存容量等方面已能满足CAD应用的要求，且价格也越来越便宜;其次微型机上的各种软件，

9、从图形软件、工程分析软件到各种应用软件，满足了用户的大部分要求;再有现代网络技术能将许多微型机及公共外设连在一起，做到了网内资源共享。因此微型机系统在中小型企业中得到了广泛应用。但也要看到由于目前微型机在速度及内外存方面的限制，使一些大型工程分析、复杂三维造型等CAD作业在微型机上运行还有一定困难。4.工作站系统(Workstation一based system )上一页下一页返回第二节 CAD系统的硬件分类这种系统的结构与图11-3所示的微型机系统非常相似。系统设计遵循这样一种思想:一个工程师可以使用一台计算机，也可以使用所有的计算机。前半句话意味着摒弃了多用户分时系统的结构，后半句话意味着

10、采用网络技术，由于系统的单用户性质，保证了优良的时间响应，提高了用户的工作效率。系统的另一个特色是工作站本身具有强大的分布式计算功能，能够支持复杂的CAD作业和多任务进程。但由于硬件技术的飞速发展，使工作站与微型机系统的界限变得模糊了。由于工作站自身也在不断发展，所以从总体上看，其性能还是优于微型机系统，它为各种功能强大的CAD/CAM软件及复杂应用提供了坚实的平台，装机容量正在逐年增加，这种系统目前所需的软硬件投资仍然较大。上一页返回第三节 典型机械零件的程序设计一、机械零件程序设计的一般步骤机械设计CAD的程序主要包括设计计算程序和绘图程序。绘图程序是应用计算机的绘图功能编写的，它把设计计

11、算程序中得到的关键性参数作为原始输入参数，运行后即可绘制出图形(如零件工作图、装配图等)。由于篇幅所限，这里仅介绍设计计算程序的一般步骤。建立数学模型:一般机械零件基本都有现成的数学模型，但对没有数学模型的则首先要建立正确的数学模型。设计程序框图:程序框图根据手工计算的步骤来设计。它反映出计算的步骤，从而能思路清晰地编制出相应的程序，也能对所编程序的全局一目了然，便于理解和调整程序的结构模块。下一页返回第三节 典型机械零件的程序设计用高级语言编制程序:根据程序框图来编程。程序调试:程序编好后，先仔细检查源程序，然后将其输入计算机进行试算(可准备有答案的实例)，再对程序适用范围的边界、转折点进行

12、试算，要求与手算结果完全吻合。这里必须指出，机械零件程序设计和一般数学问题的程序不同，主要涉及机械设计中的许多特殊问题，例如大量数表、线图的输人和检索问题，设计方案的校核与处理问题，设计参数的合理选取问题(如齿数取整数，齿轮模数取标准值等)，选择标准件的类型问题(如滚动轴承的型号选择)等等。上一页下一页返回第三节 典型机械零件的程序设计二、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的程序设计渐开线标准直齿圆柱齿轮传动可分为软齿面(齿面硬度不大于350HBS)闭式传动、硬齿面(齿面硬度大于350HBS)闭式传动和开式传动三种类型。因此，直齿轮传动的CAD程序可以划分成软齿面、硬齿面和开式传动三个相对独立的程序模

13、块，三个模块分别设计不同类型的直齿轮传动，组合起来便形成一个完整的直齿轮传动设计计算的应用程序。这里仅介绍软齿面闭式传动程序模块的设计。1.程序编制任务和说明已知条件:传递功率尸、传动比i、小齿轮转速 、原动机工作情况和工作机械的载荷特性。上一页下一页返回第三节 典型机械零件的程序设计可选齿轮材料:45钢正火、45钢调质、40 Cr调质、35 SiMn调质四种牌号。模数和齿数:标准模数m按GB 1357-1987第一系列选择，取2 50 mm。小齿轮齿数 = 20 30，共输出11种参数不同的方案，可根据实际需要选择。设计准则:按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核设计要求:双向传动的单级外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮闭式软齿面传动的设计计算。2.设计程