智能汽车设计基础--计算机辅助设计

1、计算机辅助设计、计算机辅助设计、计算机辅助机械设计和机械设计原理(1.1)。为了提高智能车的竞争性能，我们必须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大赛各高校智能车的研究发现，为了取得更好的成绩，智能车底盘的优化和硬件设备的可靠性比软件程序的比例及其控制策略更重要，因此有必要对智能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。具体来说，研究内容主要包括以下几个方面：(1.1)机械设计原理；(1)机械设计要求概述，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，现代设计方法简介。(2)重点介绍了普通机构和传动设计

2、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作条件设计普通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，以及标准件和零部件的选择。(4)介绍了机械总体设计中的一些问题，如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。1.1机械设计的原则和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，并保证功能参数在有限的范围内。(2)可靠性要求用可靠性来衡量机械可靠性。可靠性是指机械产品在规定的使用时间(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其可靠性有不同的要求

3、。(3)经济性要求设计的机械在设计、制造和使用的全过程中应力求达到合理的成本范围。主要方法是：采用合适的设计方法，缩短设计周期；合理工作原理的概念和结构的简化；选择合适的原材料，降低尺寸和质量；制定合理的制造和装配工艺；注意最大限度地使用标准化、系列化和通用化的零部件。1.1机械设计的原则，(4)社会性要求机械产品的操作应方便、安全；外观和颜色应该大方和令人愉快；具有较强的市场竞争力；遵守国家和有关部门有关环境保护的法律法规。(5)其他有不同特殊要求的机器对本机也有一些特殊要求。例如，要求机床长期保持精度；要求飞机重量轻、飞行阻力小、载重量大。通过对参赛智能车机械设计的调查分析，发现并非所有的

4、调整都对提高智能车的性能有明显的效果，其中前轮定位参数的优化、转向执行机构力臂的增大以及底盘重心位置对智能车的机械性能有很大的影响。1.2 AutoCAD简介AutoCAD是机械设计中常用的软件之一。它是一个可定制、可扩展的计算机辅助设计软件，具有2D绘图、设计文档和简单三维设计的功能。从1.0版、1.17版、2.5版、2.6版、R9R14版、2000版、2000版、2004版、2005版到今天的2006版，AutoCAD经历了许多修订和更新。由于它在平面设计中功能齐全，所以它有很高的市场份额。下面以AutoCAD2006为例说明AutoCAD在机械设计中的应用。AutoCAD2006提供了一

5、个高效的图形集管理器，可以方便地移植和扩展图形，其直观的功能使学习更加容易；动态块和增强阴影等工具为用户提供了方便的解决方案。这些新的功能，结合调色板如drawiAutoCAD2006在机械设计中的应用功能主要体现在以下几个方面：(AutoCAD简介；(1)可方便地绘制线、圆、弧、正多边形等基本机械图形对象，并可编辑各种图形对象，形成各种复杂的机械图形。(2)当一幅图需要绘制许多相同的图形时，可以利用其强大的复制、移动和镜像功能，从已有的图形中快速绘制出其他图形。(3)AutoCAD可以绘制线宽、文字样式等。符合国家机械制图标准。(4)提供了新的动态块功能，可以快速有效地创建符合国家标准的普通

6、机械零件和标准件模块，如键、弹簧、轴承、螺栓、螺母和垫圈等；操作块并从中提取数据。绘制这些图形时，您可以直接插入它们，而无需重复绘制。1.2 AutOCAD简介，(5)新提供的动态输入功能使用户能够专注于设计图而不是软件功能。(6)方便将零件图组装成装配图，验证零件尺寸是否正确，零件之间是否有干涉等装配问题，同时利用AutoCAD的复制粘贴功能，方便通过装配图拆分零件图。(7)当用户设计一系列产品时，通过修改现有图形可以方便地导出新图形。(8)在设计复杂的图纸时，AutoCAD提供网络共享设计信息和创建帮助，可以方便地创建单个图纸和管理整个图纸集。同时，AutoCAD可以在CAD生产中使用新标

7、准，帮助用户取得更大的成功。1.2 AutOCAD简介，(9)AutoCAD使信息的连接变得简单和容易，使设计团队能够在设计和制造过程中进行产品的协同开发，并且能够与企业中的任何员工或扩展团队安全地共享设计数据。其功能包括：为有需要的用户共享、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，并在设计过程变得更加困难之前减少设计过程中的错误。2、计算机辅助电路设计，2.1 EDA技术，1 EDA技术的内涵EDA(电子设计自动化)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大规模电路的要求，电路设计需要采用电子设计自动化技术。电子设计自动化技术以计算机硬件和系统软件为基本

8、工作平台，采用电子设计自动化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。借助电子设计自动化软件，将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，减少设计盲目性，大大提高设计效率。2.1电子设计自动化技术、电子设计自动化通用支持软件和应用软件包涉及电路与系统、数据库、图形、图论与拓扑逻辑、计算数学、优化理论等多个学科。其技术指标包括自动化程度、功能完善性、操作界面、数据开放性和互换性(即不同厂家的EDA软件可以兼容)等。EDA技术涵盖了电子电路设计的所有领域，即从低频电路

9、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。用高级语言描述了2EDA技术的基本特征，系统级仿真和综合能力是EDA技术的基本特征。与这些基本特征相关的几个概念如下：2.1电子设计自动化技术，(1)并行工程和“自顶向下”的设计方法并行工程是产品和相关过程(主要是制造和维护)的系统化、集成化和并行化的开发模式。该模型使开发人员能够从一开始就考虑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其结构，在框图级验证，然后使用逻辑综合

10、优化工具生成特定的门级逻辑电路网表，其对应的物理实现层可以是印刷电路板或专用集成电路。“自顶向下”的设计方法有利于产品结构设计中错误的早期检测，提高设计的一次性成功率，在EDA技术中得到广泛应用。2.1电子设计自动化技术，(2)硬件描述语言用硬件描述语言设计电路和系统是当前电子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：语言的开放性；设计和过程之间的不相关；广泛的描述能力；便于组织大型系统的设计；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规模越来越大的电子系统设计。硬件描述语言使设计者能够在更抽象的层次上描述设计的结构和内部特征，是逻辑综合优化的重要工具。目

11、前最常用的IEEE标准硬件描述语言是VHDL和Verilog-HDL。2.1 EDA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，从而实现设计和过程的独立性。优化是根据布尔方程的功能等价原理，用更小、更快的综合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它们映射到一个新的网表中。(4)开放式、标准化的电子设计自动化系统框架是一种软件平台结构，它为不同的电子设计自动化工具提供了操作环境。该框架提供独立于硬件平台的图形用户界面、工具之间的通信数据、设计数据和设计流程的管理以及各种与数据库相关的服务项目。一个具有标准开发框架的电子设计自动化系统可以接受

12、其他制造商的电子设计自动化工具一起设计。该框架作为一套使用和支持电子设计自动化软件包的规范，可以实现各种电子设计自动化工具的优化组合，将各种电子设计自动化工具集成在一个统一的管理环境中，实现资源共享。2.1 EDA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，使不同特性的EDA工具可以在同一工作站上有效地工作。集成的电子设计自动化系统不仅可以实现高级自动逻辑综合、版图综合和测试代码生成，还可以使各个仿真器共同模拟同一个设计，进一步提高了电子设计自动化系统的工作效率和设计正确性。(5)库库是支持电子设计自动化工具完成各种自动化设计过程的关键。E

13、DA设计公司与半导体制造商密切合作，共同开发各种库，如逻辑仿真中的仿真库、逻辑综合中的综合库、版图综合中的版本库、测试综合中的测试库等。在这些库的支持下，电子设计自动化工具可以完成各种自动化设计。2.2 Protel，Protel 99SE是澳大利亚Protel技术公司推出的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、元件封装图和电路策略。它是电路板设计的首选工具。1.基于系统原理图的1CB(1)仿真全手工设计简介。绘制原理图时，只要Protel 99SE的能力允许，最好模拟原理图或其一部分。(2)在绘制原理图时，

14、需要注意的是每个元件必须有相应的封装形式，并且封装焊盘号和原理图管脚号之间必须有对应关系。(3)检查原理图的电气规则后，建立原理图的网络表。2.2 Protel，(4)建立电路板图纸文件。您可以使用向导创建(启动菜单文件/新建，选择向导页面，启动电路板向导)或直接创建(启动菜单文件/新建，选择电路板文件)。一般来说，双层板可以直接搭建，而多层板由向导搭建。(5)在电路板设计窗口中，使用菜单“设计/加载网络”调用网络表。在调入过程中，注意宏命令是否有错误。如果有错误，请找出原因并返回原理图，修改原理图。通常，遇到的问题是没有元件封装或者元件引脚与封装焊盘不对应。常见的宏命令错误是找不到组件(找不

15、到组件，因为组件包名称不正确)和找不到节点(找不到节点，因为焊盘号和管脚号不一致)。(6)如果所有宏命令都有效，您可以执行宏命令，并将组件之间的连接调用到电路板中。2.2 Protel、(7)手动排列电路板上的组件。排列规则是：电路的输入端放置在电路板的左侧；输出端位于电路板的右侧；组件之间的连接最短；安装组件时，组件不得相互干扰。在排列元件的位置时，最好不要使用自动方法，因为计算机没有足够的智能来合理地排列元件以满足排列要求。(8)确定接线范围。布线范围由禁止布线层决定，禁止布线层通常是电路板的框架尺寸。如果需要钻螺丝孔，请注意不能在禁止布线层的螺丝孔上布线。(9)设置布线层。如果是单层板，

16、在菜单设计/规则中设置布线层；如果是双层板，不要设置，只使用默认值。2.2 Protel、(10)设置铜薄膜线的走线宽度，一般走线宽度为10密耳(0.25毫米)，电源和地线应更宽。当然，只要电路板的面积允许，铜膜线最好更宽。有时候，我们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密耳的电路板。可以在菜单“设计/规则”中设置布线宽度。(11)完成所有设置后，您可以启动自动布线/所有菜单进行自动布线。布线完成后，观察布线完成对话框中的布线率。如果是100，表示所有连接的铜膜线都已完成。如果100线布局是不可能的，有必要返回到预绘制状态，重新排列组件，并在布线前调整线宽。(12)用3D

17、透视图观察电路板。如果您对组件的排列或布线不满意，可以使用工具/取消布线/全部菜单来移除布线、恢复预拉，并在布线前重新排列组件。2.2 Protel，(13)接线批准后，根据需要添加填充、铜敷设和轮廓。(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等文字。(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。2.2 Protel、PCB板设计注意事项(1)采用自动布线在原理图阶段应注意的事项；绘制原理后必须进行误差检查。如果有错误，必须纠正，直到没有错误为止；印刷电路板上使用的连接器也应在原理图中画出并封装；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)设置元件和铜薄膜线的咬合网格如果板上的元件大部分是分立元件并且元件密度低，元件封装的咬合网格可以设置为50密耳，以便于每个元件封装的对准。铜膜线的网格可以设置为10密耳(当铜膜线密集时)或25密耳(当铜膜线较薄时)，这样铜膜线可以穿过相邻两个焊盘之间的间隙，也便于从焊盘中心分布铜膜线。、2.2 Protel、(3)布局注意事项热敏元件应远离发热元件；电源设备应尽