CAE技术及在机械设计理论中的应用方案.docx

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1、三维CAD/CAE技术及在机械设计理论中的应用方案三维CAD/CAE技术及在机械设计理论中的应用方案fenghy导语：机械设计课程设计是机械类专业和近机类专业学生在学完机械设计及同类课程以后所设置的一个重要的教学理论环节，也是学生第一次较全面1引言机械设计是我校机械类各专业的专业根底课。同时，该课程也是工科类专业的根底必修课。本课程在教学内容方面，着重根本知识，根本理论和根本方法，在培养理论才能方面着重设计构思和设计技能的根本训练。在本课程学习中，综合运用先修课程中所学的有关知识和技能，结合各种教学理论环节及课程设计的根本锻炼，为顺利地过渡到学习有关专业课程及进展专业毕业设计打下根底。机械设计

2、课程设计是机械类专业和近机类专业学生在学完机械设计及同类课程以后所设置的一个重要的教学理论环节，也是学生第一次较全面、标准地进展设计训练机械设计教学的一个重要理论环节。其主要目的是培养学生的理论联络实际的设计才能，训练学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的根底理论并结合消费实际进展分析和解决工程实际问题的才能，稳固、深化和扩展学生有关机械设计方面的知识；通过对通用机械传动或者简单机械的设计，使学生把握一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计才能等；在课程设计理论中，对学生进展设计根本技能的训练，培养学生查阅和使用标准、标准、手册、图册及相关技术资料的才

3、能以及计算、绘图、数据处理和计算机辅助设计等方面的才能等。基于以上认识，结合近年我校机械设计课程体系、课程内容以及立体化教学形式的改革和重点课程建立，在近两届学活力械设计课程设计和毕业设计理论中，主要从机械设计课程设计的设计方法和手段的改良等方面进展了大胆的改革与理论，逐步施行了从手工绘图到二维AUTOCAD的应用最终到三维CAD/CAE的过渡，在学生中起到了积极的反响，在进步学生的设计才能和综合素质方面得到了较好的效果。2机械设计理论的现状和存在的问题几个世纪以来，人们用手工绘图来表达自己的设计理念。图纸作为工程师的语言，为工程设计技术人员之间进展有效的沟通带来了极大的方便。然而，随着科学技

4、术的开展，十分是计算机技术的广泛应用，手工绘图已不能知足机械设计的要求。如今，机械设计手段从20世纪70年代的手工绘图转向计算机绘图，大大进步了绘图效率和绘图质量。目前，CAD技术主要以二维绘图软件AUTOCAD为代表，在机械设计理论中只是教会学生操纵和绘制简单的零件图，而用AUTOCAD绘制装配图以及进展有关的工程分析是非常不便的且很难实现。为此，为了可以方便地绘制装配图，在机械设计理论教学和毕业设计中逐步地采用了CAXA电子图版、开目CAD等二维绘图软件作为绘图工具，辅助完成零部件设计。图1所示为用AOTUCAD绘制的齿轮轴的二维装配图。当前，我国制造业已全面完成甩图板工程，二维CAD技术

5、的普及完毕了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度，进步经济效益起到了很明显的作用。随着技术的开展，CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡，有相当一局部CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并获得了宏大的经济效益和社会效益。企业需要把握三维CAD/CAE技术的专业人才，把握三维CAD/CAE技术已成为工科院校毕业生最根本的要求。因此，在机械设计理论教学中采用三维CAD/CAE技术，已成为我们如今机械设计理论教学改革的重要内容和急待解决的问题。3三维CAD/CAE关键技术三维CAD造型技术也称建模技术，它是CAD技术的核心。建模技术的研究、开展和应用，代表了CAD技术的研究、开

6、展和应用。从20世纪60年代至今，三维建模技术的开展经历了线框建模、曲面建模、实体建模、特征建模、参数化建模、变量化建模，以及当今正在研究的产品集成建模、行为建模等开展经过。三维CAD以三维造型设计为根底，只要形成了三维模型，各种二维视图唾手可得。三维CAD/CAE技术在产品的三维造型、虚拟状配、工程图生成、动态干预检验、机构运动分析和动态仿真、有限元分析等方面带来了革命性得打破，进步了设计效率和设计质量。三维设计的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型的后处理工作。它的根本思路如图所2所示。图2CAD/CAE关键技术图3所示为圆柱齿轮减速器的三维虚拟装配模型，图4所示为圆柱齿轮减速器

7、的三维虚拟装配爆炸模型。图5所示为减速器齿轮轴的有限元分析模型。图3圆柱齿轮减速器的三维虚拟装配模型图4圆柱齿轮减速器的三维虚拟装配爆炸模型三维CAD/CAE技术主要包括以下内容：三维造型/三维设计、计算机辅助工程分析、机构运动分析/仿真、装配干预检验、三维转二维、图样档案治理等。利用这种全经过的三维CAD/CAE系统完成设计以后，不仅使设计对象的几何外形和性能知足要求，而且使各方面的指标强度、刚度、重量和本钱等都到达最正确状态，这是计算机辅助设计和辅助工程分析的根本目的。三维CAD/CAE符合设计者的思维习惯，可以充分发挥设计者创造力和想象力。三维CAD/CAE技术不仅解决了产品设计和工程图绘制的问题，更重要的是利用三维CAD/CAE技术实现产品的虚拟设计、运动仿真和优化设计，所消费的三维零件可以直接与CAE/CAM/CAPP等CIMS技术进展数据交换和衔接，是将来实现无图样消费的关键技术之一，是实现虚拟制造的重要手段。把握三维CAD/CAE技术的使用，已经逐步同使用计算机进展文字处理一样，成为产品开发、设计人员的一种根本技能。