计算机辅助设计

wujianbo1985

计算机辅助设计
computer aided design
! H) u4 F) c  a* I3 ]5 Q) ~" C
* d* N- c! g8 o" V! S# n3 Q    利用电子计算机帮助设计人员更有效地进行设计的
& J' v$ g* ?3 e; g4 b方法,英文简称CAD。这种方法的优点是：计算机的高速
计算能力、巨大的存贮能力和逻辑判断能力与人的创造
能力相结合，可对工程设计提出创造性的构思方案；可
: B5 A% ~- e; r) t! `  A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
% ?; J3 \6 \  J' X. _  S力学计算；可对设计方案进行综合分析和优化设计，确
' ?: Q# z. L" k3 H; }定工程设计的图样，提供组织生产的管理信息。这种设
计方法大大提高了设计质量，缩短了设计周期，为开发
; e/ [5 n$ D$ h: o7 \2 v3 u5 z; n新产品和新工艺创造了有利条件。因此，在机械设计中
" ?4 `1 n3 E9 X& o& E. a已获得推广。
; Q5 w) J; d* R7 Q& y' S& Q    计算机辅助设计系统  主要有4种类型:信息检索型、
试行型、自动设计型和对话型。①信息检索型计算机辅
0 q3 }, k/ v3 j4 O# f- H助设计系统是将某些定型产品的标准化图纸转换成图形
' S" M1 l' B8 I- l6 g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
8 c. E9 {7 e% ?) P便于产品的改进和更新，所以又发展出试行型。②试行
/ Q4 h9 I$ A* @3 A& ^: X5 l型计算机辅助设计系统是将设计人员对图纸进行修改的
构思编成软件输入计算机，计算机将修改的结果以图形
的形式在阴极射线管终端上显示出来，若不满意，再修
* ^0 n+ `+ {; I3 C1 a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。
# X2 E2 f5 z5 q0 N③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
  l  ?0 ?9 s% o+ M程序，按照给定的约束条件进行计算，输出最优设计结
  p* h* \! d4 f, X" ?果。由于机械设计中很多问题难以事先用数学形式来描
1 ?, l! U' r, h' M2 i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
9 k' w3 Q9 o; t# Z$ O" N计系统是由设计人员描述设计模型，再由计算机检索出
4 K' _8 X% w$ O6 C# k  `产品设计资料，进行运算，将设计结果以图形显示出来，
! a6 i, y0 L) S6 C. D5 s1 t& k. E设计人员用光笔或键盘等输入装置直接对图形进行修改，
* J2 z, {( |2 M- {! X计算机根据修改指令，再作出响应,重新显示,构成人机
6 {5 p, W" h! _对话的设计循环。阴极射线管显示器既作为输入装置又
8 M, P; D# R9 L# e) c" E作为输出装置，能直接显示文字说明、数据表格、各种
; W+ p0 k+ [7 w& S, a# z6 |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
( C9 g, L( d8 Q超音速飞机等的设计，以后推广到汽车的外形、底盘和
车身结构，船舶结构，透平叶片型线和集成电路等民用
: ~( t) w5 _" `( C. w0 r工业。20世纪60年代前期，建立了比较完善的对话型设
4 t# l5 M8 H& y4 p9 u8 J计系统。70年代，计算机辅助设计已经从设计的某些环
/ V( @. @, m) U- n! m% c节发展为整个设计的系统工程，进而发展为从设计到生
  L( }# a6 X/ w# S' c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
/ B& T1 [- b3 A- e  u% Y7 o: ?录在纸带或卡片、磁盘或磁带上(而不是图纸上)，作为
管理信息直接控制产品的加工和装配。这种系统还可进
一步发展成为包含管理自动化功能的集成生产系统。计
算机辅助设计正向更高级的智能模拟系统发展。