| 单词 | 计算机辅助机械设计 |
| 释义 | 【计算机辅助机械设计】 拼译：computer aided mechanica1 design 近些年来发展起来的一门新兴学科。它是利用计算机去开发、分析或修改一个工程设计或机械产品设计所需各类知识的集合，是一门综合性学科。计算机辅助机械设计工作，一般是以计算机辅助设计(简称CAD)系统去完成的。系统包括硬件系统和软件系统。硬件系统按其系统配置和终端与主机间的构成方式，可以分为4类： 1．大型机直连型(集中型)系统：这种系统以大型计算机为主机，终端与主机相连，或者通过远程分时终端与主机相连，这种系统一般配有大容量的外部存贮器，主机通用性强，计算能力大，可以灵活应用计算机辅助设计软件及工程数据库。适宜进行复杂而且需要大量信息的设计，如分析计算、模拟管理。其缺点是：多用户分享主机，给CPU带来较重负担，终端响应不稳，性能价格比不高。2．功能分散型(智能终端)系统：这种系统是集中型的改进，减轻CPU的负担，使负荷分散在几个CPU上。这些微机分别具有处理图形、分析计算、显示等功能，故这类终端又称为智能终端。3．独立使用型(转钥匙)系统：又称为成套系统，它是以小型机或高档微机作为主机，直接与终端(或工作站)相连。系统配有专用软件、硬件，独立承担设计任务。它的性能完全取决于专用软件的水平。系统显示出高效率、低费用、高响应性。这类系统的缺点：应用性比较窄，往往带有某些专用性。4．微机／PC机型系统：它是一类单用户以微机为主机的基本系统。其配置简便，特别适用于中小企业。随着网络技术的提高这种类型将会得到广泛应用。软件系统由应用软件和系统软件组成。系统软件包括：操作系统、编译系统、数据库管理系统、通讯软件等。应用软件包括：图形处理软件、设计计算软件、有限元分析软件、优化设计软件、专家系统软件等。一般的计算机辅助设计系统(简称CAD系统)完成4方面工作：1．几何造型：使机械产品零件的图素通过计算机辅助设计系统产生的信号，在图形终端上进行显示和处理。几何造型的含义是以计算机能够理解的方式，对所定义的几何形体加以描述，从而在计算机内部构造一个几何实体的模型。2．工程分析：它在几乎所有机械产品设计方案中都是需要的，这种分析包括静、动态强度分析。CAD系统应将这些分析包括在系统中，作法有两种：一种是由工程设计人员开发专门程序同系统进行数据交换完成分析，这类只适用于特殊情况；另一种是在CAD系统中包括分析软件。目前最强的分析工具就是有限单元法。采用有限单元法时，是将物体分割成大量的有限单元，这些单元形成一个由密集的结点互相接连而成的网络，通过计算机求解，进行整体应力－应变分析。系统由几何造型到工程分析，数据共享，分析时用户只要给出确定有限元模型的某些参数，系统就能自动进行分割产生网络的结点及有限单元，分析后通过屏幕以简易直观图形方式显示给用户结果。3．设计、检查和评价：可以方便地在图形终端上校换设计的精确度；对于机械产品进行装配模拟，审查是否有“干涉存在”；利用系统提供的机构动作的动画技术，对产品进行运动学模拟；通过动力学求解及动画技术进行动力学模拟。4．自动绘图：这里主要是指绘制工程图，即在二维平面内绘图；并通过绘图仪(或图形打印机)输出。CAD系统绘图包括：几何图形绘制(包括产品的各类视图)，自动标注尺寸，生成剖面线，按比例画图，产生剖面图和放大图能力，以及绘制图框，技术说明，零件明细表等。CAD技术是随着计算机及其外围设备、图形设备及其软件的发展而发展的。自1946年世界上第1台电子计算机问世以后，人们就想把这一科学成果应用到设计领域中，但限于图形显示能力这一想法一直未能实现。到1950年美国麻省理工学院研制出“旋风Ⅰ号”类似于示波器的图形显示设备，它可以显示图形。1958年，美国Calcomp公司和Gerber公司分别研制了滚筒式绘图仪和平板式绘图仪，使得计算机辅助设计具备了硬件环境。60年代初美国麻省理工学院MIT林肯实验室的I．E．Sussrer Land在其《Sketchpand：一个人机通讯的图形系统》的论文中首次提出计算机图形学、交互技术、分层存贮符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的发展和应用打下了理论基础。随着计算机软硬件技术的发展，计算机逐步应用于设计全过程，形成了CAD系统。其发展大致可分3个时期：50年代至70年代中期，CAD从封闭的专用系统走向商品化，以大型机配有存贮管显示器的整机系统开始在市场上出售；70年代后期进入了发展时期，这主要是由于大规模集成电路问世，使CAD系统价格下降。以数据库为中心，并配有光栅彩色图形显示器和缓冲存贮器的全系统开始在市场上出售，系统具有解析和仿真功能，并有二维结构设计软件支撑系统，CAD应用得到迅速发展。进入80年代，CAD技术得到了广泛应用，并且出现了许多计算机辅助设计与计算机辅助制造一体化的CAD／CAM系统。CAD发展的各个时期，CAD的内涵有所不同。当CAD技术处在发展初期时，1973年国际信息联合会给出一个广泛的定义：即“CAD是将人和机器混编在解题作业中的一种技术，从而使人和机器的最好特性联系起来”。80年代初，第2届国际CAD会议上认为CAD是一个系统的概念，这个系统包括计算、图形、信息自动交换、分析和文件处理5方面内容。1984年召开的国际设计及综合讨论会上认为CAD不仅是设计手段而且与设计方法有极密切的关系，是一种新的设计方法和思维。近几年，国外一些杂志将CAD定义为“人们利用计算机运算快、准确、存贮量大和逻辑判断功能等特点，与图形处理、数据库技术及各种现代设计方法相结合，以人机交互的方式进行设计，这就是当今的一门新兴科学——计算机辅助设计”。计算机辅助设计目前正在向标准化、集成化及智能化发展。图形接口、图形功能日趋标准化，从1977年由SIGGRAPH特别兴趣小组GSPC推出CORE图形标准以来，这10年中又出现了计算机图形接口CGI、计算机图形文件标准CGM、计算机图形核心系统GKS以及基本图形转换规范IGES等。这些标准有些面向图形设备的驱动程序，有些面向用户，有些面向不同CAD系统。另一发展是CAD集成化，主要体现3个方面：(1)系统构造由过去单一功能将变成结合功能，即由CAD(计算机辅助设计)／CAM(计算机辅助制造)／CAM(计算机辅助管理)构成CIMS(计算机集成制造系统)；(2)CAD技术中的有关软件和算法不断固化；(3)多处理机、并行处理技术用于CAD中，使工作速度成百倍提高；(4)网络技术在CAD中被普遍采用，使近程和远程的资源都能即时共享。智能化CAD是指将人工智能和专家系统技术应用到CAD中，用以提高自动化设计的程度。把工程数据库及其管理系统、知识库及其专家系统、用户接口管理系统集于一体，构成智能CAD系统。【参考文献】：1 Groover M P，Zimmers E W．CAD／CAM：Computer-Aided Design and Manufacturing．Prentice-Hall Inc．，Englewood Cliffs，19842 余俊，等编著．机械CAD基本教程．武汉：华中工学院出版社，19873 俞长高，蒋锡藩，编．机械制造中的计算机辅助设计．北京：机械工业出版社，19884 Ed A kin J．Computer-Assisted Mechanical Design．Prentice-Hall Inc．Englewood Cliffs，19905 孙家广，陈玉健，黄汉文，编著．计算机辅设计技术基础．北京：清华大学出版社，19906 张锡安，等编著．计算机辅助设计基础教程．北京：兵器工业出版社，1990(东北大学刘永贤教授撰) |
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