第一篇：CAD技术机械设计应用
摘要：
在信息技术飞速发展的今天，CAD技术被广泛应用于机械设计中。由此，本文在阐述CAD技术的基础上，深入分析CAD技术在机械设计中的优势，如设计周期缩短、简化设计过程、提升装配设计的精度及可视度等，并通过实例，探讨CAD技术在机械设计中的具体应用，以对CAD技术软件的进一步推广提供参考。
关键词：
机械设计；CAD技术；应用
一、CAD技术概述
CAD，是英文ComputerAidedDesign的缩写，意思是计算机辅助设计。CAD技术诞生于20世纪60年代，发展到今天，其已走进各行各业、千家万户，实现了突飞猛进的发展。从单一的平面设计到目前的智能化、集成化发展，其功能涵盖机械设计、房屋建筑、土木工程、工业设计、市政园林、艺术设计等多个行业，并具有计算分析、信息存储、图形绘制设计、实物造型模拟、文件编辑等功能。在机械设计中，设计者可利用CAD技术对整个机械产品的设计进行控制分析、不断修改，并最终得到满意的机械产品图纸。
二、CAD技术在机械设计中的优势
（一）设计周期缩短
机械产品的设计是一个较为复杂的过程，不同的机械产品均由不同数量的零件组成，零件数量越多，造型结构设计就越复杂。如果是简单的产品设计，可依靠手工制图单独完成，如果一个机械产品的零件数量较多，则传统设计的难度就会成倍增加，在这种情况下，CAD技术的优势就可以完美体现出来。机械产品中各零件的结构设计分析、外观设计、装配设计、功能设计、工作性能、加工工艺等都需要设计师考虑，设计师任务较为繁重。而CAD技术则能够在短时间内完成对这些因素的处理，大大节约了设计师进行机械零件设计的时间。
（二）简化设计过程
机械设计的图纸非常复杂，如果仅靠人工设计，则会出现图纸和实际需求分离的情况；而如果利用CAD技术，则可以对图形进行不断加工与组合，进而得到符合要求的机械图形。因此，CAD技术的存在，可以大大简化机械产品的设计过程。
（三）设计工程中的产品分析
在机械产品设计中，CAD技术不仅仅局限于人工设计时的图样设计，其还可以进行产品的进一步分析。传统机械设计中，需要首先完成产品的手工设计，再进行试制、组装、试用分析，并根据分析结果反复修改设计方案直至达到使用要求。而如果利用CAD技术，则可以通过电脑直接对产品进行虚拟组装与使用分析，进而根据模拟分析结果对产品设计方案进行性能和结构设计优化，直至符合使用要求。设计过程中的产品分析，主要是通过CAD技术进行机械产品零部件的体积、重量等计算，如结构形体的优化修改、性能设计分析、有限元受力分析等，这些都是传统设计过程中图纸阶段所不能完成的。特别是CAD技术的有限元分析，其可以将设计产品输入到有限元软件中进行形状优化分析、受力变形分析、振动分析等，且可以根据分析反馈结果，对设计进行必要的修改和计算，直到达到要求为止。
（四）参数化设计
CAD技术经过几十年的更新修改，打破了传统CAD的设计步骤，可以进行更为方便的参数化和变量化设计。在传统CAD技术中，如果需要对图纸进行修改，则需要重新绘制零件，这主要是因为传统CAD技术给定了尺寸和定义的几何元素，后期无法在原图上进行数据修改。而在实际设计过程中，往往需要对零件的尺寸、结构进行不断修改，因此，可以利用现代CAD技术中的三维CAD软件对装配环境中的参数和变量进行设计，即直接在三维空间中对零件进行尺寸、参数的更改，而零件则会根据修改的数据，自动进行更新调整，其大大节约了设计时间，提升了设计速度.
（五）提升装配设计的精度及可视度
首先，CAD设计在装配设计过程中，可以采用单独设计零件的方式，再进行装配修改；也可以在装配环境中对新零件进行直接绘制，或者在装配环境下对零件的装配位置及形状设计进行修改；还可以直接把几个零件设计成一个整体，再进行零件分割。可见，通过CAD技术，设计师既能按照设计思路进行方便快捷的操作，又能确保零件之间的精确配合。其次，在装配过程中，相应CAD软件的路径管理器还可以记录各零件间的装配关系，即如果装配有错误，或者有干涉现象，装配路径管理器可以在装配过程中表现出来，为设计师提供修改参考。最后，CAD软件还具有隐藏零件的功能，其可以隐藏部分零件，以便于观察装配体的内部构造，提升装配结构的可视度。
（六）使机械产品设计更为逼真
CAD软件设计的功能不仅限于零件图绘制，其还可以给零件选择不同的材质、颜色，还能对零件所处的空间进行实景渲染，进而把机械产品更为逼真地呈现给设计师。在逼真的产品设计形态下，设计师可以更好地观察机械产品的细节，并对设计的实体模型进行修改，以更好地表达自己的设计意图。
三、常用CAD软件及其在机械设计中的具体应用
（一）常用CAD软件
在机械设计中，常用的CAD软件分为二维和三维软件。其中，常用的二维软件是AutoCAD，AutoCAD主要用于平面图绘制，也可以辅助三维软件进行平面图的出图修整。机械设计中常用的三维软件较多，目前常用的有SolidWorks、PRO-E、NXUG、CATI等。其中，比较突出的机械设计三维软件是PRO-E，PRO-E软件是参数化软件技术的最早应用者，它在三维造型软件中占有重要地位，是国内企业产品设计的主流。
（二）CAD软件在机械设计中的具体应用
1.二维制图的应用
二维制图是CAD软件最基础的功能，设计者可以通过二维制图软件AutoCAD直接制图，绘制出零件的三视图，还可以通过三维CAD软件进行三维造型，再利用出图功能按标准绘制出三视图，再进行修改。出图后，可以到AutoCAD软件中进行后期修改，也可以在原软件中直接完成二维图。
2.三维造型功能
三维造型功能是CAD技术最为强大的功能，一般在CAD三维软件中都存在几个基本体和曲面，以及各项编辑命令，设计师可以通过这些命令的灵活调用，快速设计出零件的真实形状。此外，CAD技术中的运动仿真以及零件装配等模块，还可以方便设计师观察零件的设计是否存在干涉情况。在利用Pro-E软件进行的儿童机器人拼接玩具的设计过程中，从零件到部件，再到整体组装，整个设计过程清晰可见，直观且易于修改，这就是CAD软件功能的强大体现。
3.设计图库及参数化程序的调用
在机械设计中，存在很多标准件和系列化零件。对于标准件，在各个软件都建有标准件库，设计师在设计时可以直接调用；而系列化零部件由于结构相似，设计师在设计时，只需要对其尺寸进行相应调整，或对图形程序参数进行调整，便可以直接用于其他零部件的设计。例如，对于齿轮这样的参数化零件，可以直接调用程序，或修改参数后生成所需图形，大大节约了设计师进行机械零件设计的时间。
4.工程分析
CAD软件可以进行动力学分析以及有限元分析等多种功能，如设计机构时可以进行机构方针运动模拟，设计注塑模时可对实体模型进行模流分析等，这些分析都是为了保证设计可以达到使用要求。由此可见，通过CAD工程分析，可以大大缩短设计周期。
四、结语
目前，CAD技术在具体应用中已拓展为完整的CAD/CAM/CAE技术，未来，CAD技术的应用必将更加趋于规范化、集成化、智能化和网络化，且各个CAD软件之间的通用性也将越来越强。当然，CAD技术还有许多不足之处，随着技术的发展，相信可以得到更好的解决方案，为机械设计以及各行各业服务。
作者：陈楠 李文川 单位：咸宁职业技术学院
参考文献
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［3］陈宇.CAD在机械设计中的应用现状与发展趋势［J］.科技论坛，2015，（6）：133-134.
第二篇：CAD机械设计研究
摘要：
机械设计中大量使用到CAD软件，它可以缩短设计周期，让设计数据更加精准，完成模拟与设计的过程。就CAD在机械设计中的应用状况、具体特点与作用，以及发展的方向进行了分析与研究。
关键词：
CAD；产品设计；制图；建造模型
1CAD发展与应用
我国虽然对CAD的应用时间并不长，但是已经获得了可喜的成绩，在各个领域都得到了广泛的应用。尤其是在机械设计方面。计算机辅助设计系统里已经开发了多个版本，在精确制图，放缩比例，数据设置方面有突出的表现。CAD最早发展于美国，多个公司与科研场所对其进行过研究，但在麻省理工的研究可以视作一个重大的突破点。实现了计算机设计和图形之间的交互工作。应用方面CAD常用于汽车制造，电子工业等企业当中。最初主要是制作手工绘制的图纸。但由于使用方便灵活，数据精准，便于图形的放缩，旋转等操作，已经可以涉及到各种平面与立体的设计当中。因此在机械设计中起到一定的作用。在机械设计的未来发展中，为了更好的完成机械方面的设计，不应仅仅停留在平面阶段，大幅度提升3D立体效果的设计结果，将让CAD在机械设计的发展中大放异彩。
2CAD在机械设计中的特点与作用
首先，CAD的设计与使用，让机械设计与计算机、与网络、与应用软件进行融合。摆脱了手工图纸设计，完全依靠人工完成的模式。可以在软件中进行各种尝试，获得预期的效果。根据提供的模型，还可以进行组建与搭配。其次，使用CAD可以让机械产品部件进行实体模拟，它已经可以进行三维层面的模型建立，对于机械设计的表面，线条等多个方面都可以进行设计。所以可以直接实现零件制作，也更加可以进行数据计算，从立体方面实体的设计出实用部件。最后，能够节约大量的人力物力资源。以往传统模式的图纸设计要不断的通过生产来验证。而CAD数据精确，简单部件已经可以不用实际生产来验证。复杂的多种形状的设计，就要通过CAD进行反复计算，这种计算也缩减了设计和实践的时间。综上所述，CAD的设计过程大大缩减了机械设计花费的时间，减少了实际生产的实验次数，所以大大降低了人力与物力的损耗。
3CAD在机械设计方面的研究方向
首先，为了促进CAD在机械设计中的有效应用，必须要促进CAD技术的集成化发展，并且将机械产品的设计过程和生成过程进行有效的结合和管理，有利于促进产品设计质量的提升。在实际的应用过程中，需要将CAD与CAM进行有机的结合，将CAD在机械设计中的应用成果进行充分的体现，从而实现机械设计的自动化。通过CAD的集成化技术发展，能够构建一个完整的、快速的机械产品设计和开发系统，同时在并行工程运行环境下实现机械产品设计的测试与调整，从而促进机械产品的规模化生产，促进机械制造企业竞争力的增强。其次，当前，在CAD技术的应用过程中，仍然需要结合人员的操作才能完成，对于设计师的操作有着一定的依赖性。同时，由于人为因素的存在，使得机械设计过程中容易产生各种误差，对机械设计的科学性产生不同程度的影响。因此，未来CAD技术的应用，必须要向着智能化的方向发展，并且积极地引进人工智能系统和专家指导系统，为CAD技术的发展创造更坚实的技术支撑。通过人工智能系统的应用，能够根据机械产品设计的需求，对相关的数据进行判断和推理，并且做出相应的决策，从而为机械产品设计提供更完善的数据基础。在专家系统中收录了大量的专家经验，通过专家技术的应用能够促进机械产品设计水平的大幅提升。
4CAD在机械设计中使用的注意事项
首先，在正式软件系统的作用的同时，也不能盲目依赖于辅助软件。辅助软件自身也是存在问题和不足的，例如软件容易崩溃，所以要及时的备份数据，否则一旦软件崩溃，大量的设计工作就无法恢复。再比如，在使用辅助软件系统进行设计时候，数据错误，那么会对产品生产造成巨大影响。其次，辅助设计系统的使用人员要具备专业知识和强烈的责任心。辅助设计的便捷是建立在专业知识的应用之上的，而且在操作总要认真负责，一旦数据比例输入错误，在大型机械制造中会造成较大损失，所以要认真操作，设计中要分阶段的进行检查。
结束语
CAD在机械设计中发挥了重要作用，这是软件自身特点符合机械设计要求的结果，在机械设计中能够起到节约人力物力，提升设计水平，立体建模等多种作用，但也要了解它存在的不足，在使用中客观灵活的应用，为机械设计做出更多贡献。
作者：徐政瑞 田崇军 单位：远东电缆有限公司
参考文献
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第三篇：智能CAD技术农业机械设计应用
摘要：
现阶段我国的机械生产制造产业的发展比较迅速，主要是依靠着新技术的支持。其中在对智能CAD技术的应用下，就对机械设计的自动化以及精确性得到了有效保证，将智能CAD技术和农业机械设计相结合，对机械设计的发展就有着促进作用。本文主要就农业机械设计的现状以及智能CAD技术应用优势加以分析，然后结合实际对智能CAD技术在农业机械设计中的应用策略详细探究，希望能通过此次研究分析，对农业机械设计的应用发展起到积极促进作用。
关键词：
智能CAD技术；农业机械设计；应用
0引言
随着当前我国的计算机技术的迅速发展，在和农业机械设计相结合的情况下，就能有助于设计的优化，能够将CAD技术和农业机械设计的作用优势充分发挥。通过从理论上对智能CAD技术在农业机械设计当中的应用情况进行研究分析，就能从理论上对农业设计提供理论支持依据。
1农业机械设计的现状以及智能CAD技术应用优势
1.1农业机械设计的现状分析
长期的发展过程中，农业机械设计主要是通过手工进行绘制的，在设计上由于人为的疏忽就会造成差误。在对于农业机械图纸设计师来说，随着新的技术升级进步，就能有助于对农业机械设计的精确性以及效率的提高提供技术层面的支持。在农业机械设计过程中通过CAD技术的应用，能够在通过二维以及三维的技术应用将设计进行细化[1]。当前的制造业已经在CAD技术应用中，对人工的劳动强度能够有效减轻，这样就能在经济效益上得到提高。农业机械设计过程中对三维CAD技术的应用以及成为机械设计过程中的重要课题。
1.2农业机械设计中智能CAD技术应用特征
第一，设计方便化。智能CAD的技术应用有着鲜明特征，在零件的设计上更加的方便化，通过三维CAD的技术应用，就能在装配环境当中对零件加以设计，也能通过相邻零件位置和外形对新的零件进行设计，这样就能在零件的设计效率上有效提高，在零件装配的准确率也能提高[2]。对设计环节的损坏情况查找过程中，通过附件软件查找器就能准确高效的查出，这对机械设计的整体质量提高就打下了坚实基础。第二，缩短设计周期。能够将设计的周期有效缩短，这是对CAD技术应用最为核心的优势，能够在设计的花费时间层面大大缩短。在对整体的工作效率上就能有效提高。机械设计人员在实际的设计过程中，对CAD技术的应用，能对原有的机械设计图样以及信息进行有效保留，这样就不实施重新的设计，这样在局部的修改以及创新上就能实现。
2农业机械设计中智能CAD技术具体应用
三维的设计系统建立下，通过AutoLisp等设计软件的合作应用下，就能对实际设计进行优化，在对装配模型的变型设计理论基础上的机械设计方面，在当前的CAD系统的建立产品几何模型，主要是从零件建模开始实施的，这一方法就比较难对产品功能信息进行有效表达。在装配建模的作用上，主要是通过构建完善对产品装配信息描述的数据模型[3]。主要是通零件间装配关系数据的层次以及关系模型进行表示，在装配模型方面对自然设计的过程相对比较符合，在变型设计的方法上比较良好。对农业机械设计中的底盘设计中，对CAD技术的应用过程中，通过在三维空间当中进行设计，就能对零件的位置进行确定，然后进行建立坐标系和总部件总成坐标系。通过坐标点方法进行对总成装配进行完成，这样在设计过程中，对机械动力性以及操纵性和稳定性等分析工作进行完善，在相应的数据参数应用下，就能进行准确性的设计。对农业机械设计过程中的智能CAD技术的应用过程中，通过模块化的变型设计就是在模块基础上进行的设计，模块和装配关系主要是先进行预先确定的，这样就对使用的范围进行了明确化。在模具的结构设计层面主要有二维以及三维设计，在每种的设计方法上都有着各自的优势和不足[4]。在对计算机的硬件配置要求上不是很高，所以使用的成本也相对比较低廉，三维的设计能够实现设计的参数化，在产品的设计过程中相对比较容易修改，这样就在并行工程方面的目标实现有着促进作用。在对机械车身的设计中对智能CAD技术的应用通过三维造型作为主要基础，这样设计师就能和CAD系统进行交互，能够把自己的概念进行清晰的视觉模式几何实体化，在设计的精确率以及设计的质量上得到了提高。
3结语
总而言之，对农业机械设计过程中的智能CAD技术的应用过程中，只有从多方面进行考虑分析，将这一技术进一步的优化，实现集成化以及网络化等，这样才能更好的为农业机械设计做出更大的贡献。
作者：孙梗 单位：邵阳学院
参考文献：
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