计算机辅助设计

wujianbo1985

计算机辅助设计
& P( |) N. W! T6 G: acomputer aided design

    利用电子计算机帮助设计人员更有效地进行设计的
) Q# t. m* z  T方法,英文简称CAD。这种方法的优点是：计算机的高速
1 H8 s* u7 Y+ d! z2 g% r计算能力、巨大的存贮能力和逻辑判断能力与人的创造
: h8 P0 f$ I$ }; V9 o* w4 b能力相结合，可对工程设计提出创造性的构思方案；可
$ E1 c9 w- J. @2 K7 A: b  k: p从存贮的大量资料中进行检索和方案比较；可在工程的
总体设计和局部设计中进行大量的、非常复杂的数学和
力学计算；可对设计方案进行综合分析和优化设计，确
" {% A) Z+ }: p定工程设计的图样，提供组织生产的管理信息。这种设
2 c) \7 ?" f) U0 F* Q计方法大大提高了设计质量，缩短了设计周期，为开发
新产品和新工艺创造了有利条件。因此，在机械设计中
已获得推广。
    计算机辅助设计系统  主要有4种类型:信息检索型、
" |: {( y, G2 H- a, ?$ _; C" j7 ?试行型、自动设计型和对话型。①信息检索型计算机辅
4 X8 H9 U. [5 C助设计系统是将某些定型产品的标准化图纸转换成图形
8 y! M* a: |9 u9 ^( U9 Y信息存入计算机的存贮器中，设计时可按订货要求，从
中自动检索出最佳的标准图纸。这是一种专用系统，不
" L: G. H9 [" B6 u便于产品的改进和更新，所以又发展出试行型。②试行
型计算机辅助设计系统是将设计人员对图纸进行修改的
6 Q# r7 q* [7 x0 p7 y8 F! o构思编成软件输入计算机，计算机将修改的结果以图形
: d2 L4 ?' c2 e! ^' V' w4 j的形式在阴极射线管终端上显示出来，若不满意，再修
改程序，再输入计算机，直到满意为止。这种系统不能
直接接受设计新产品的程序，因此又发展出自动设计型。
$ D" _5 v1 u/ o5 s5 G+ P6 t* y③自动设计型计算机辅助设计系统是把明确描述产品设
计要求的目标函数输入计算机，由计算机自动调用优化
. V- X1 W3 n5 G( M- W程序，按照给定的约束条件进行计算，输出最优设计结
( O& V3 l! ]" H8 V! Y果。由于机械设计中很多问题难以事先用数学形式来描
述，还需要依靠人的直觉、经验、智慧和创造加以完善，
因此又发展出对话型设计系统。④对话型计算机辅助设
计系统是由设计人员描述设计模型，再由计算机检索出
: |3 t& I, u! O7 c: e. B9 `产品设计资料，进行运算，将设计结果以图形显示出来，
设计人员用光笔或键盘等输入装置直接对图形进行修改，
计算机根据修改指令，再作出响应,重新显示,构成人机
对话的设计循环。阴极射线管显示器既作为输入装置又
/ o: N( b/ c) P$ S  s4 u作为输出装置，能直接显示文字说明、数据表格、各种
* n. L$ [" v5 Q1 g& }: e曲线和图形,还能将图形进行缩放、移动和旋转等,使设
计人员能对计算机内当时的运算结果进行实时观察，对
不满意的地方作实时修改。
    计算机辅助设计最早应用于洲际导弹、人造卫星和
; G7 c8 s! b, K超音速飞机等的设计，以后推广到汽车的外形、底盘和
' {. t6 q, `8 F  ~& V车身结构，船舶结构，透平叶片型线和集成电路等民用
工业。20世纪60年代前期，建立了比较完善的对话型设
7 E) O% X; T( ~1 j计系统。70年代，计算机辅助设计已经从设计的某些环
7 |8 L; u1 |4 l$ k$ L  U  r  a* D3 W& [节发展为整个设计的系统工程，进而发展为从设计到生
: V4 G0 W6 S% F! @' a产全过程的计算机辅助设计－计算机辅助制造的一体化
系统（称为CAD/CAM系统）。它将计算机辅助设计结果记
8 O. @8 ?# f$ E) ]# M0 ?8 \" I0 A录在纸带或卡片、磁盘或磁带上(而不是图纸上)，作为
/ @6 r" z4 t; M管理信息直接控制产品的加工和装配。这种系统还可进
& `$ ?/ I: H4 X; `7 ~/ @! V一步发展成为包含管理自动化功能的集成生产系统。计
7 J8 _$ e; `) |4 R算机辅助设计正向更高级的智能模拟系统发展。