计算机辅助设计在工业设计中的应用

计算机辅助设计在工业设计中的应用（精选8篇）

1.计算机辅助设计在工业设计中的应用 篇一

体验式教学在计算机辅助平面设计课程中的应用

摘要：计算机辅助平面设计是工业设计专业一门非常重要的应用技术基础课程，对于设计思想的展现，设计方案的实施以及设计要素的分析总结都起着非常重要的作用。怎样将设计表现技法的课堂教学与设计理论知识的教授紧密结合，同时又与企业真正所需要的实践能力培养结合起来，最终培养出具有创造性思维的高素质设计人才，是我们教学改革的出发点和落脚点。为了使教学和实践两者能更紧密的结合，本文认为在计算机辅助平面设计课程中引入体验式教学，以此来促进学生在学习过程中主动完成理论和实践的结合，进而达到能力的提升。

关键词：平面设计 体验式 嘉兴文化 问题解决

对于工业设计专业的学生而言，掌握以计算机辅助平面设计来表现设计创意的能力是至关重要的。计算机技术表现的专业性和良好可控性有利于他们真实、精确地表达自己的设计想法，增强他们对专业知识的学习兴趣和信心。随着电脑的普及和软件的应用，平面设计逐步走向程序化，这就要求设计创意必须具有个性。设计的本质是创造，设计创造源于设计者的创造性思维。因此计算机辅助平面设计课程的教学应通过对设计原理等理论知识的教授，注重培养学生设计创意个性化的表达，展示个^与众不同的设计风格和理念，使设计作品具有鲜明、独特的美感。这样，在我们的教学中就需要引入体验式教学，全开放式的实践，让学生取材于生活和实践，再利用计算机辅助平面设计软件来创意地设计他们的作品，赋予作品独有的个性。嘉兴地处江南水乡，拥有深厚的江南水乡文化；同时又是党的诞生地，具有独特的红船文化。本文主要探讨通过体验式教学，让学生发掘嘉兴文化，以特色嘉兴旅游地图和嘉兴旅游文化名片的制作为设计的任务，学习使用计算机辅助平面设计；同时也是通过计算机辅助平面设计的学习，来创造性地设计自己的作品，做出有特色的嘉兴旅游地图和嘉兴文化名片推广嘉兴文化。

一 《计算机辅助平面设计》教学现状

（一）学生素质参差不齐

我校是一所地方性三本类院校，学生在计算机应用水平上存在较大差异。一部分的学生会应用计算机网络，浏览计算机网页，使用计算机office办公软件等基础软件。也有一部分同学还会使用AuTOcAD等相对较复杂的计算机应用软件。然而还有一部分的同学基本的应用都不是很熟练，对学习相应的应用型软件缺乏动力和热情。因此，学生计算机水平的参差不齐会制约教学活动的开展。

（二）教学方法较为单一

计算机辅助平面设计不应该只是让学生单纯的学会一个软件的使用。不是说学生在老师的指导下，学会了软件某些使用方法，应用于设计中就可以了。而目前的教学中确实是存在这样的问题，老师照本宣科的讲得多，学生被动吸收的多，自主学习的少。基本状况是学生在老师的要求下，训练和完成相应的作业，以达到会使用平面设计软件的目的。这种教学方式比较简单、机械化和枯燥乏味，缺少灵活性，限制了学生的主观主动性。

二 《计算机辅助平面设计》课程改革探讨

（一）调动学习的积极性，培养学生的创新思维

高等教育的课堂不仅仅是让学生被动学会相应的知识，更主要的是让他们学会主动获取知识，再通过自己的思考，创造性地应用知识的能力。计算机辅助平面设计课程是一门与生活紧密联系的课程，也是广大学生较为感兴趣的课程。由于我国的学生大多从应试教育走出来，对大学的自主学习环境不适应。因此，如何将学生从应试教育的习惯中解放出来，如何让他们从习惯被动获取知识到主动学习掌握，怎样在课堂教学环节中注重培养他们的主观能动性和个人创造性，激发他们学习的潜能和创新的动力是本门课程值得思考的问题。教师一定要调动起广大学生的学习积极性，培养学生的学习兴趣，开发学生的潜能，让他们不仅仅按照我们的要求去完成相关作业，更多的是加入自己的思想和创意，创造性的学习。

（二）做好课程教学设计，提高学生的学习效率

课程教学主要是指学校根据培养学生的目标所编制的教学内容、教学目标和教学计划。为适应社会发展的要求，课程的内容应该紧跟时代步伐，及时调整，以适应社会对人才的要求。在实际教学中，内容的先后顺序和案例的选择是最重要的两点。教师需要根据本校学生的实际情况，合理地安排各个章节的讲解顺序，和不同内容的先后顺序，让学生学起来更容易，从而提高学习效率。

（三）教学方法的改进设计，引入体验式教学

当前很多高等院校在改革教学方式方法和手段方面进行了大量的探索与研究，取得了很多积极的成果，但是在实际的教学中还是普遍存在老师教、学生学习的简单模式。我们使用的比如“任务驱动法”、“案例教学法”真正实行的时候也仅仅是让学生做一些例子分析研究，没有真正地和我们实际的教学相结合。与此同时，学生掌握的知识仅限于书本，被动地接受知识，而失去了深刻体会和发掘知识的机会和能力。而课程知识很难满足职业需求和个人发展。

这就需要任课教师转换教学观念，对教学方法进行改进，真正做到如下几点：

发挥学生的主体作用，培养学生的创新意识，培养学生的个性和促进潜能的开发和发展。为此，我们引入体验式教学，让理论与实际相结合，充分发挥学生的学习自主性和主观创造性，让他们掌握基本的技能知识的同时，更主要的是培养了自己的独立思考能力，创新性发散思维。

体验式教学是近年来我国教育界大力推广的一种教学方法，教育界就明确提出“在实践中体验”的教育思想。体验式教学得了广泛的关注和研究，大学课堂也越来越多的引入体验式教学思想。体验式计算机辅助平面设计教学正是基于上述的系列理论，主张学生在平面设计学习过程中通过体验，能感知快乐，得出认识，参与协作，进行创新，始终在积极主动的情绪支配下学得知识并能将其延伸拓展，进而升华。

三 体验式教学在《计算机辅助平面设计》教育中的实施策略

教与学二者是相辅相成、密不可分的，体验式教学的基础也正是体验式学习。

Kolb（1984）提出的“体验学习模式”较为系统地阐述了这一模型。该模式具体包含四个环节，这四个环节分别是：

具体体验环节：作为体验式模式的第一步，学生需要进行具体的实际体验。

观察反思环节：学生对前一步进行反思，推理和修正。

抽象概括环节：学生对所体验的内容经过反思后进行概括总结。

创意升华环节：在最后一步中，学生需要主动对前三步进行检验，在实践中去验证，并创造性的对设计进行升华。

根据Kolb模式对体验式学习的理解，我们可以看出，这个循环步骤是一个螺旋式升华的过程。Kolb模式广泛应用于各个领域，同样在计算机辅助平面设计课程中也可以应用这一模式。笔者通过课堂实践，认为计算机辅助平面设计体验式教学模式同样可分为以下四个环节。

（一）在课外体验情景的设计：

该环节主要是学生结合嘉兴当地旅游景点、历史文化、民俗文化等来制作嘉兴旅游地图、嘉兴旅游文化名片。取材于生活实际，既能展示当地独特的文化，又能赋予设计作品文化的内涵，这个是本课程体验式教学的重点。

给予学生充分的自由，到生活中发现嘉兴文化，以自己独特的视角去感知嘉兴文化。嘉兴有南湖、月河、梅垮街、桐乡乌镇、嘉善西塘、海宁钱塘江潮等著名旅游文化景点，让学生课外亲自拍摄各景点照片，练习摄影技术，同时获取课程第一手资料。嘉兴是著名的江南文化旅游胜地，同时也是党的诞生地，红色文化的发源地。嘉兴文化主要包含江南水乡文化和革命红船文化。江南水乡文化：江南的烟雨，水乡的风韵，斑驳的墙粉，迷醉在那柔美的灯光中；小桥流水边，雨中水阁里邂逅如花少女，那挽着竹篮的姑娘是古镇的风景，是每个游人的梦。嘉兴红船文化：嘉兴作为中国共产党的诞生地，“开天辟地，敢为人先的首创精神，坚定理想、百折不挠的奋斗精神，立党为公、忠诚为民的奉献精神”。让学生在实践中体验嘉兴本地文化，以自己的角度去感知和选取设计的素材。

（二）在课堂上体验相关情景

这一环节主要是根据学生所选取的素材，师生一起观看，共同体验不同角度发觉的文化特色。师生互动，以学生为主，教师为辅，探讨各自发掘嘉兴文化的角度。选取最能代表嘉兴文化特色的素材和最能体现学生独特视角的素材。

（三）在课堂上构建相关知识

针对课堂上相互体验学习的素材，有必要构建学生相应的计算机辅助平面设计的知识，引入“问题解决”教学模式。让学生根据自己选取的素材，发现问题，引导他们学习习近平面设计中Photoshop、Al等相关软件修改和完善这些素材，以培养学生的自学能力和创新思维能力为目的。通过软件剪切和修改学生拍摄的嘉兴文化照片，在实践中练习软件应用技术。以此激发起学生的学习热情，激活他们的想象。例如，如何更好的展示素材所表达的文化内涵，让学生自己去琢磨这种效果如何在电脑中生成的。教师在课堂上循序渐进地将平面设计的有关知识，化整为零，化难为易的，引导学生去修正不同模式下的图像效果图片。从而获得效果较好的图片效果，运用软件进行图文排版，完成嘉兴文化名片的创意设计。这样可以让学生对平面设计的知识更好的理解和掌握，也使他们的思维能力得到进一步的提高。

（四）在课后进行创造性设计

在最后课后创造性设计环节，鼓励学生大胆地以自己独特的视角去发掘嘉兴文化的内涵，应用所学的计算机平面设计知识，整体上对素材进行修正，节选嘉兴文化节点，设计嘉兴旅游地图，制作嘉兴文化特色的旅游名片，使其具有鲜明的文化特征和丰富的内涵，并转化为旅游文化创意小产品。这样，学生在学习计算机平面设计的同时，创造性的赋予了设计内涵，将设计产品转化为商品，极大的推动了嘉兴文化的推广。

四 结论

在计算机辅助平面设计课程中引用体验式教学模式，主要是强调以学生为本，充分发挥和调动学生的主观能动性，去实际生活中体验，然后针对相应的问题，进行相关计算机辅助平面设计知识的学习，在创造性的改善体验中发现的不足和问题。鼓励他们将理论与实际结合起来，更好地掌握理论知识，同时让理论技巧更好地服务于设计。这样充分体现老师在教学中的指导者地位和学生在学习中的主导地位。通过体验教学，充分调动起学生的积极性，丰富教学的方法，提高学生的发现问题和解决问题的能力。本校地处长三角的交通枢纽嘉兴市，为更好地服务于地方经济，应当培养一批了解当地经济和文化的专业技术人才，这样才能更好地与社会接轨，适应社会经济发展的需要。

2.计算机辅助设计在工业设计中的应用 篇二

1 景观设计中常用的计算机辅助软件

1)Auto CAD软件。CAD软件属于交互式绘图软件,专门针对微型计算机研发的,其功能强大,能绘制任何形状的二维图形,在绘图精准度、绘图速度和可修改性方面都是传统手工绘图难以媲美的。尤其是绘制建筑施工图纸以及建模,而且在二维渲染图里也发挥着重要作用。

2)Photoshop软件。Photoshop软件主要在透视表现图和平面渲染图的后期制作中使用,在CAD、3D、SU中生成的线条图都能使用此软件做进一步加工。然后利用Photoshop的剪辑、图像缩放、滤镜处理、色彩调整等功能,实现色彩和材质的细腻表现。最后就可以增加草坪、车辆、植物等配景设置。

3)3ds max软件。此软件是运用十分广泛的三维制作软件,能创建精准的景观模型,在园林景观设计、游戏设计、广告设计、建筑设计等领域都有使用。3ds max7和CAD及Light scape两种软件都能兼容,可将CAD文件导入其中实施编辑,转化成三维模型实现高级渲染,也可导出到Light scape实现渲染。

4)Sketch Up软件。此软件是直接针对设计过程的一款工具,能快速地创建、显示与编辑三维建筑模型,组件库里有提供植物库,也能快速地实现景观表现[2]。相较于3ds max软件来说,此款软件在设计初期的反复修改和推敲方面更有优势,说其实为迎合设计过程而专门开发的软件也不为过。

5)Piranesi软件。此款软件中文名为空间彩绘大师/彩绘大师,属于三维立体绘图软件,能很好地弥补计算机技术在表现图形方面死板、生硬等不足。并且Piranesi软件特效功能多种多样,表现版面、纸张等相应画布质感以及水彩、素描、油画等表现效果都发挥着重要作用。

2 计算机辅助软件在景观设计教学中的应用——以CAD、3D、PS为例

在景观设计过程中,常用的计算机辅助软件很多,下面就以CAD-3D-PS三种软件的组合为例,分析景观设计教学中计算机辅助软件的应用。

2.1 应用流程

1)CAD软件的教学应用。首先教师应让学生了解CAD软件,如软件功能、类型等,然后结合具体实例教会学生使用软件。如设计道路体统、绿地规划、建筑等园林景观,就应结合园林测量的实际结果用CAD软件绘制出园林景观平面图;然后根据现场图,利用图像衬底扫描实现图纸矢量化,同时将矢量化地图放大至实际尺寸;接着创建多个图层与布局,分层绘制图像对象,并试验视口比例尺,得到比例因子,在模型里注明尺寸与说明;最后打印预览,作为参考。此外,利用CAD软件完成的平面图应以*.dwg的格式保存,同时输出到3D场景里,然后通过delete更改图面,譬如图表、图框的删除、说明文字的删除、更改等。最后经由Files输出,即File-Saveas-*.dxf-save。

2)3D软件的教学应用。同理,在运用3D软件前教师也应向学生介绍此款软件,如使用原理、使用方法等。然后将利用CAD软件绘制好的平面图导入3D软件,利用3D软件的布光、相机、材质、渲染等多项功能,完成相应的设置和效果处理。接着就可输出相应景观设计的三维模型效果图。对于输出的文件图形以*.eps格式保存,直接在PS软件里打开,实施图像调整。如把图调整为单色,接着利用色相、保护度、亮度等功能分别调整色相为0、饱和度为-100、明度为0、亮度为0、对比度为100,并且调整线条颜色为绿色输出[3]。此外,在3D软件里大部分都是建模处理,故除此之外都可直接删除,增加导入速度,具体传递流程为File-Import-*.dxf-open。

3)PS软件的教学应用。PS软件作为后期处理软件也十分重要,教师在教学生使用PS软件的同时,还应注重学生的个性化创意和思维,使景观设计图完整、美化的同时,也能体现出学生自己的设计风格。将处理好的3D模型导入PS软件,进行植物、模型等的合成、图像的调节与强化、颜色填充、设计配景、增加特效、修改错误、弥补缺陷等。如增加光晕、植物上色、调整亮度及饱和度等。具体传递过程为:先把设计图导入3D场景,设定好输出设计图的尺寸,然后利用top视图选择适中显示并点击render,渲染图片,以*.tga格式保存,最后激活PS软件,选择并插入*.eps文件与*.tga文件,通过拖动鼠标修改、补充、保存图像。

2.2 应用技巧

1)设置单位值及CAD测量。在教学过程中教师应强调“结合实际情况和需求”,在绘制设计图时应严格要求学生根据实际情况和需求设定单位制,并统一文件传输单位,如CAD软件和3D软件单位值设定为mm,PS软件单位值设定为cm。然后利用罗盘仪人工测量景观面积、主要方位角、平距等相关参数。最后利用CAD软件的导向功能设置好相关参数,再通过方向工具及时、准确捕捉area命令,跟踪获取需要面积的测量。

2)设计图的渲染。如设计建筑物,第一步应选择图中建筑物,并设置常用颜色和景色的RGB值,然后利用快捷键Alt+Delete填充景色,边缘处的填充可使用魔棒工具,边缘四周阴影则可使用滤镜处理。又如设计河流,选择水体区域时可使用魔棒工具,然后设置合理的景色RGB值,做好渐变填充处理,接着在水面素材库里选择全部水面图面,将其拷贝到已经选择水体区域里的图层控制面板里,最后进行饱和度、透明度等相应设置[4]。

3)快捷键的使用。在景观设计中要提高计算机辅助软件的使用效率,必须正确掌握快捷键的使用,这也是教师讲解各种辅助软件的重要内容。如经过3D软件渲染后的设计图在画面上还没有达到构图效果,就需要利用PS软件进行处理,使效果图更加完美与合理,这就要求设计者能准确掌握设计图的画面构图位置线、比例、平衡性等,防止出现相切、重复等情况。在PS图像时操作者就必须熟练、正确掌握自有变化、填充色、反宣、羽化等相应快捷键,这样才能提高处理效率。

4)快捷键技巧。由于3D渲染后的图像画面难以满足构图效果,因此可以通过PS进行图像的重新整体,使效果图的显示更为合理和完美,因此,要准确掌握图像画面构图的位置线和比例,以及平衡性,避免图像发生重复、相切的现象。在对图像PS过程中,熟练掌握自由变换(Ctrl+T)、反选(Ctrl+Shift+I)、羽化(Ctrl+Alt+D)等快捷键,能提高绘图效率。

2.3 效果对比

图1为某沿岸公园的景观设计经过CAD软件绘制的平面效果图,在实际绘制时还应在下方标注设计说明以及相关参数。图2为经过3D软件处理就的效果图,图3为利用PS软件进过后期处理的效果图。从三幅图的对比效果可看出,经过辅助软件处理后的图像能很好地呈现出景观设计趋近真实的效果,窥探整个设计的全貌。这样的设计图经得起反复推敲和研究,修改、调整、弥补等也更容易。

3 结语

综上所述,在信息网络时代,景观设计与计算机辅助软件的结合越来越密切。利用计算机辅助软件能弥补传统手工绘制设计图的不足,使绘制的效果图更加逼真、形象,在初期设计时审核和推敲设计图也更容易发现问题,及时改进或弥补。景观设计过程中可以运用到的计算机辅助软件种类很多,在教学过程中教师应有所侧重,常使用的软件可重点讲解,反之则做了解即可,但在讲解时都应结合实际案例,方便学生理解、记忆和运用。

摘要：当前在设计艺术教育中景观设计教学备受关注和重视。随着社会经济、科学技术和信息网络技术的不断发展,传统的景观设计也实现了“质”的飞跃,在进行景观设计时适当使用计算机辅助软件已经成为景观设计者必备的技能。计算机辅助软件就如同手中的笔,是展现设计者理念和思维的工具。怎样让学生也熟练掌握计算机辅助设计软件,并在景观设计中合理运用,是当前景观设计教学者需要思考和研究的问题。

关键词：景观设计,CAD软件,3D软件,PS软件

参考文献

[1]李宏昌.计算机辅助设计在园林景观设计课改中的应用初探[J].中国科技纵横,2015(3):22.

[2]刘涵昱.基于计算机软件的中小型园林景观设计[J].商,2014(5):95.

[3]胡凯华.探析景观设计课程中信息技术在课堂教学中的应用[J].现代装饰(理论),2015(11):53-54.

3.计算机辅助设计在工业设计中的应用 篇三

随着规划设计学科的发展，计算机辅助软件已经成为各个学科的必不可分的辅助工具，它不但已经成为影响学科的内容，而且也成为提升各个学科建模、设计、分析水平的决定性设计软件。

计算机辅助设计的功能

计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD），是指利用电子计算机系统具备的图形功能来帮助设计人员进行设计，它可以提高设计工作的自动化程度，缩短设计时间。CAD系统主要具有以下功能：

（一）交互式图形输入、编辑与生成。它帮助设计人员交互式输入与绘制二维与三维图形，并可以对图形进行编辑修改。目前，规划编制和管理业务已普遍采用计算机输入设计图形和文字，以人机交互方式编辑修改设计图，建立室外场地、背景物和建筑物的三维设计模型，产生透视图、渲染图。

（二）CAD数据存储与管理。设计图和描述设计产品的其他数据可以在CAD数据库中储存、管理，计算机能够快速检索设计图和描述设计产品数据。

（三）图形计算与分析。CAD可以对产品的不同样式、尺寸、结构等设计参数进行计算，对设计产品进行评估分析，从各种可能方案中选择最佳方案。

（四）可视化表现与景观仿真。可以利用CAD软件，产生二维与三维设计图。进一步利用计算机图形、图像处理技术，将多种图形、图像、文字资料综合到一起，进行编辑，使设计成果的表现效果更加丰富、吸引人。还可按某种预定的视角、方位、运动路径产生连续的渲染图，给观察者以动画的感觉。景观仿真比动画更进一步，观察者可以自己选择视角、方位、运动路径，即刻产生三维景观，戴上立体眼镜，配上操纵杆，使景观的模拟更有亲临其境的感觉。

计算机辅助设计的分析

（一）传统的规划设计过程

（如图1所示），我国传统的规划设计的特点为：①它的每一个环节都是依靠设计者用手工方式完成的。从本质上来说，大都是凭借设计者直接或间接的经验知识，通过类比分析法或经验公式来确定设计方案，对于特别重要的设计或计算工作量不太大的设计，有时也可对拟定的几个方案进行技术对比与选择。②设计者大部分时间和精力都花费在图纸的绘制上，因而对全局的问题难于进行深入研究，对于一些困难而费时的分析计算，常常只得用作图法或类比定值等粗糙方法。因此它具有极大的局限性，并且设计工作周期长，效率低。

（二）现代规划的CAD 过程

如图2所示，现代产品的CAD 过程为：①规划方案设计；②工程的结构设计与分析；③ 规划性能分析与仿真；④对规划布局的可行性分析；⑤自动生成规划的设计文档资料⑥设计文档的管理及数控（NC）材料仿真。

计算机辅助设计的分析

计算机辅助规划设计已经从当初的简单图纸绘制发展到利用计算机图形、数据处理、数据分析、局部区域仿真、三维仿真等重要技术功能，这些已经广泛应用到城市规划的各个角落当中。计算机辅助设计和图形设计、图像处理技术已经对城市规划和发展造成了主要影响放映在以下几个方面：

（一）提升绘图质量，加快设计效果。

虽然从整体上而言，方案的草图使用徒手绘制是最方面也是最快，但是使用CAD进行手工绘制不但效果方面，而且能够不断的编辑和多次修改，甚至可以对于部分区域反复的擦除重新制作，而手工绘制则可能需要重新再画。因此采用CAD技术提升绘制的效果和效率都是和明显的。

（二）规划设计的成果更简单、易懂。

在不少绘制图上，为了能够更清楚的将材料、尺寸、坐标清晰的表达，一份绘制图将会密密麻麻的填写上大量的数据以便查询。但是使用CAD进行规划设计，虽然数据依然需要填写，但是，我们可以通过隐藏，重新，查询等方式更加简单、方便的查询到相关内容进行精确处理，大大降低绘制工作的难度。

（三）减少差错和遗漏。

在计算机绘制图形时，可以设置一些绘制的规则，以防在绘制规划图时，由于更换人员、一时大意造成规划图上的错误。也可以通过计算机程序来检测当前设计成果的错误，替身用户进行更正。

（四）三维设计更直观。

在当前的计算机辅助设计程序大都已经增加了三维生成的功能，它能够通过已经绘制出的图形通过设定的方式，生成三维图形，让设计更加直观的看到所设计的内容是否满足设计者的需要，而手工绘制效果图无法能够实现此功能，大部分的内容都依然存在设计者的脑海里。

（五）便于保存和查询。

计算机软件所需要保存的内容和空间都非常的小，而使用纸质文档不但占用大量的空间，而且其内容还很容易随着岁月的增加而减弱，并且在查找和保管上都存在大量的不便。

（六）突破局限性。

使用特殊造型的建筑物、场地、道路，使用CAD很容易进行绘制，甚至可以通过添加的方式，让图形更加生动。而传统手工绘制的方式很难实现。

总结

通过上述的分析，计算机辅助设计在规划设计当中已经成为必然的发展。而利用好计算机辅助设计软件将成为设计师们的重要工作。

我们可以想象得到，未来的规划设计当中，各个学科将会参杂到一起，不仅仅用到规划设计科学的理论与知识，还用到电磁学、光学、控制理论等，甚至要考虑到经济、心理、环境、卫生及社会等各方面的因素。规划设计过程中还需要增加各种环节的优化设计和整个环境的和谐和设备的稳定、安全。

此外，计算机辅助材料设计将会渗入到该领域，形成从材料性能的预测、仿真，到整个规划性能的预测、仿真，集计算机辅助材料设计制备，到工程或产品的设计、仿真与优化于一体的新一代技术。

（作者单位：北京京北职业技术学院）

4.计算机辅助设计在工业设计中的应用 篇四

当前，通过计算机，我们可以完成大量复杂的计算工作，但是这对技术人员的要求较高，很多时候都会用到高级语言编写程序，一旦不能完全掌握，便不能很好地使用，同时，高级语言在编写过程中会存在一些不足，具体表现如下：

第一，计算结果不能用中文输出。高级语言在编写程序的过程中，所使用的为代码或字母，很少涉及中文字，这也表明，通过高级语言所编写出来的程序所输出的结果为数字或字母值，不可能出现中文输出。

第二，不懂高级语言的人无法对计算结果的正确性进行审查。前文已经陈述，高级语言编写程序要求技术人员具有一定的编写能力，普通技术人员在使用高级程序进行计算时，若计算结果出现误差或错误，则很难从中找到失误之处，更不用说检查整个计算流程以及程序运行本身了。

第三，不能把设计公式和设计计算说明书结合在一块打印输出。当需要时，还需要另外撰写。高级语言所编写出来的程序是独立存在的，技术人员不可能在程序的旁边附加程序计算说明，因为一旦出现其他与程序无关的字词或其他数字，会影响程序的运行。

所以，正是因为这些问题的存在，一般性机械设计人员不可能很好地利用计算机进行相关问题的计算。是否可以找到更加简便的方法，利用计算机完成设计计算问题呢?答案当然是肯定的，Excel程序的出现为人们解决上述问题提供了可能性。针对所提出问题的解决方案

针对高级语言编写程序所出现的一系列问题，人们通过积极探讨，当Excel程序出现以后，因其操作简单、使用方便，为机械设计工作人员带来了极大的便利。当前，人们对Excel程序的研究也更加深入，不仅可以用来提高计算效率，同时还能够保证计算结果的准确性和精确性，具有很大的利用价值。Excel程序之所以得到广泛应用，得益于以下两个优势：

第一，Excel程序具有较强的计算功能，和高级语言编写程序不同的是，Excel程序可以直接应用到机械设计计算当中，并且可以完成和机械设计计算的相关任务，其计算能力不亚于高级语言所编写的程序，也就是说，不具备高级语言编写能力的相关技术人员同样可以运用Excel程序进行计算。

第二，Excel程序所使用的表格和其他应用软件所使用的表格有所不同，一般应用软件的表格仅仅能够存储文字、数字等，即便能够存放计算公式，也不可能直接计算结果，Excel程序有效地弥补了这些不足，表格中可以存放图片、计算工作等，其中所存放的计算公式能够对所包含的数据、函数、数值等运算对象进行准确计算。此外，一旦公式中的运算数值发生变化，Excel程序也能对此进行相应的修改，大大减少了技术人员的工作强度。Excel程序

在机械系统设计计算中的应用Excel程序是美国微软公司所推出的一种在Windows操作平台上运行的电子表格处理系统，可以通过对相关计算公式、数字等进行计算，为人们节省了大部分的时间。当前，随着互联网以及电脑的普及，Excel程序已经被广泛地应用于财务、金融、经济、行政、统计、审计等许多领域。尽管Excel程序和高级语言所编写的程序相比具有很多的优势，但是由于Excel程序没有高级语言编译程序所具有的循环计算和控制转移功能，所以，我们在计算中，常常需要手动重新输入某些数据，为人们的计算工作带来一定的不便，这是Excel程序最大的缺点。

那么，我们将Excel程序运用到机械系统设计计算当中，应该怎么运行，并快速得到准确的计算答案呢?下面将进行相关解答：我们需要安装一个Office应用程序，之所以安装这个应用程序的原因，是因为它包含了Excel程序，当前常用的Excel程序有2003版、2007版、2010版、2013版等不同版本。安装完毕后，再将Excel程序打开，便可以看到由一格一格所组成的工作薄，根据自己的不同需要，可以对A、B、C等单元格进行相应的调整。如：在A列中输入解释性的语句和公式，在B列中输入供计算用的数据和计算公式，并得到计算结果。如需要对公式进行修改，可重新选择数据所在单元格，在Excel区的编辑栏中修改，并在C列中输入计量单位。同时，在公式的输入过程中，如果发现遗漏，只要在遗漏处再插入一行就可以了，对计算结果毫无影响;同样的，如果发现有错误，则可以将错误的一行删除，然后再插入空白行，进行补充便可以了。待所有需要输入的数值、公式、函数等录入完毕后，便可点击运行，计算结果。如果结果正确无误，说明公式的输入是正确的;相反，如果结果错误，则表示输入的公式或其中运算出现了错误，需要及时检查，重新录入。另外，在每一项计算结果的后面，可以利用条件函数进行判断，计算结果是否合格，如果不满足需要再修改数值重新计算。结语

5.计算机辅助设计在工业设计中的应用 篇五

【关键词】计算机多媒体

课堂教学

提高学习效率

辅助教学

一、计算机在教学中的优势

计算机辅助教学作为一种新型的教学手段,多媒体直观，图文并貌能激发学生的学习兴趣,提高学习质量,它能使静止的教学问题动态化,复杂的教学问题简单化,它能使抽象的概念具体化,枯燥的学科知识趣味化,深奥的理论形象化,学习的过程生活化，有助于学生创造性思维的培养。由于多媒体具有形象具体、动静结合、声色兼备、操作简单，且具一定的交互性和可控性的特点，能够充分加强学生的感性认识，有助于学生对知识的理解和掌握。

（1）在传统的教学中例如数学中许多原理公式，无法用一支粉笔、一本书、一张嘴的传统的教学模式讲的清楚。认识的透彻。运用多媒体导课，创设学习情境，激发学生参与动机，巧妙的导入新课，寓教于乐。如果能够恰当地运用多媒体课件来完成这一过程，让学生在愉悦的情境下产生对新知识的好奇与渴望，从而增强学生学习的积极性让教与学变的丰富多彩，新颖有趣。所数学教学中，恰当地运用多媒体技术，能对教学起事倍功半的效果.（2）改变传统的教学可以，为教师提供象的表达方式，例如在语文很多诗、词如果有多媒体辅助教学使学生能更好的理解其中的情境及诗人所要表达的意思。有利于学生的拓展和空间想象的发展。信息技术，形象生动，视听结合，有利于培养学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师，只有培养了学生的兴趣，才能激发学生高涨的学习热情。多媒体技术的运用，不仅能充分运用历史资料和现实资料，扩大知识容量，还可以通过声音、画面拓展语文教学中的信息通道。视听结合，使教学内容形象生动，感染力强，让学生产生强烈的好奇心和求知欲，从而引起浓厚的学习兴趣，激起学习的积极性。以计算机为核心的信息技术之所以得到了人们的关注，是因为它可以使学科教学声情并茂、知情并重、化繁为简、化难为易，在有限的时间内，大大提高教学效率，加大课堂信息容量以及提高教育训练水平。同时有利于学生思维能力、想象能力、认识能力和综合能力的培养，有利于学生学习潜力的开发，为学生的发展创造良好的课业环境和时空条件。

（3）在化学中使用多媒体能更有利于教学重点的突出和难点的突破。在利用多媒体“化学实验室”中学生可以更清楚的观察。教学过程不仅能给出结论，而且还能演示变化过程。化学研究的对象是微观粒子。原子、分子等新概念的建立对与思维还不完善的初中生来说很困难。以往是一遍遍的口说手比划的。肉眼无法看到，语言又难于解释清楚，很费劲，也抽象。如今利用图形、动画、音效等各种媒体制作的多媒体课件，可以将知识直观地展示给学生。生动地模拟和再现物质微观的结构、状态和变化过程，真是“百闻不如一见”。直观性使学生对抽象的知识有了感性的认识，符合学生的认知规律，避免了学生由于对知识难以理解而产生厌学情绪。化学反应的实质是键的断裂和形成过程。有些反应挺复杂的，反应原理的解释要用到键的知识，键也是微观的。传统教学中往往用到模型、挂图。但过于静止、抽象，不易理解。怎样才能把微观粒子宏观化、平面空间化？图形动态化是个关键。如今计算机可以帮助我们解决这个问题。通过电脑控制各种媒体，还可把书本上、语言上难于表达理解的内容直观化，使学生从中间接地获得准确的感性知识，学生的抽象思维能力得到加强。提高时间的利用率，提高了学习效果

二、计算机机的交互性

（1）就目前而言，现在在很多学科都有很好的编程软件很容易学习，可以提供程很好的平台编写可供交互式学习环境，可以充分发挥学生的主动性和积极性。学生学习是获得知识经验的思维活动。因此最有效的学习方法是应该是让学生在体验和创造的过程中学习。充分发挥学生的认知主体作用。也从而解决了教师“一教多”的局面。让计算机充当教师，使每一

位学生都有一位“家教”谁时谁地的反复学习。学生也可以选择自己适合的难度，给自己信心。这样每一位学生都可以在自己的基础上学习和发展。

（2）现在的初中教学课件的制作，是为教师能更好的解决难点、重点、提高教学质量，但是又不能完全取带教师，所以课件的制作一定要有的放矢，针对性强。

三、计算机辅助教学中，课件应用的误区

（1）教学在不能整个过程在以课件为中心，教师的教授过程是一个最重要的手段不能让计算机取代了教师的功能或弱化了教师的功能。计算机多媒体只是起一个辅助作。只是更好的解决教学中的重难点而引进的一种教学工具。

（2）课件制作要合适学生的学习。不应用更多的新软件和特效使的课件过分华丽，导致学生的注意力分散，要恰到好处只要能正确的表达教学内容就可。

（3）制作课件，教师只观注到自己的教学，而缺少考虑到用电脑帮助学生学习。其实这是违背教学原理的。我们的教学是为了学生，不是为了表演让学生看，而是我们作的一切是有利于学生思维和技能的培养。教师应恰当的选择合适的软件平台为学生制作出理想的课件

6.计算机辅助设计在工业设计中的应用 篇六

【摘 要】互联网发展至今，网络已经成为人们生活的重要部分，各色网站层出不穷，众多网页各有千秋。本文从计算机网页设计中的布局入手，分析了传统网页布局的局限性，介绍了计算机网页中典型的 “DIV+CSS”布局方式。通过对DIV 和CSS 技术的研究，介绍了DIV+CSS布局方法及其优势，为计算机网页设计提供思路。

【关键词】DIV；CSS；计算机网页；布局

一、前言

传统的计算机网页布局的方法主要有框架布局和表格布局。框架布局比较灵活，若有效运用，则能使网页更整洁、清晰。但是，对于内容多、布局复杂的网站，不宜采用框架布局，因为，过多的框架会影响网页下载所需的时间，影响网页的读取速度，而且浏览器对框架结构的兼容性也不是很好。

表格是计算机网页设计制作中的一个重要网页元素，用来对网页进行排版，使页面的信息布局合理、简洁。但是表格排版也存在以下的问题：

1.用表格排版的页面很难再修改或升级。当页面制作完成后，如果要将其中的某些位置对调，那么表格排版的工作量相当于重新制作一个页面。而CSS排版利用position和float属性可以轻松地移动和重新定位各个块，实现让用户动态选择界面的功能。

2.用表格排版的页面在下载时必须等整个表格的内容都下载完毕后才会一次性显示出来，而利用DIV+CSS排版的页面在下载时，各个子块可以分别下载显示，从而提高了页面的下载速度。

3.复杂的表格设计使得设计极为不易，修改更为复杂，最后生成的网页代码除了表格本身的代码，还有许多没有任何意义的图像占位符及其他元素，文件量庞大，最终导致浏览器下载及解析速度变慢，网站的维护和更新困难。

二、DIV和CSS的具体内容

DIV元素是用来为HTML文档内大块的内容提供布局的结构和背景。它是HTML中的一个标签，此标签的作用就是定位网页内容中的图片、文字、视频等相关信息。一般我们也叫为DIV层定位。

CSS（cascading style sheet），层叠样式表，是用于控制网页样式并允许将样式信息与网页分离的一种标识性语言。CSS 是 1996由W3C 审核通过，并且推荐使用的。CSS 的引入就是为了使 HTML语言更好的适应页面的美工设计。它以 HTML语言为基础，提供了丰富的格式化功能，如字体、颜色、背景和整体排版等，并且网页设计者可以针对各种可视化浏览器（包括显示器、打印机、打字机、投影仪和 PDA 等）来设置不同的样式风格。CSS的引入引发了网页设计一个又一个的新高潮。使用CSS设计的优秀页面层出不穷。

DIV+CSS布局方式使网页结构和外观相分离，极大地简化了代码，而且使站点加载的速度变得快捷、维护也更加方便，无疑对传统布局的网页方式造成了极大的冲击。除此之外，DIV+ CSS布局方式的使用，使传统的网页布局的不足得到很好的弥补，当前国内多数比较著名的网站都利用此类方式方法进布局，给用户带来了全新的体验模式。

三、DIV+CSS设计计算机网页布局

采取DIV和CSS的网页布局结构，首先需要用DIV来分块，定义语义结构；然后用CSS来定位和添加样式，如浮动、位置、对齐属性、加入背景等；最后在这个CSS定义的各个块中添加相应的样式，如文字、图片等。下面通过一个布局实例介绍使用DIV+CSS布局网页的基本方法。

7.计算机辅助设计在工业设计中的应用 篇七

绝大多数药物属于结构特异性药物, 它们的化学结构、化学反应性、分子形状和大小、立体化学配置、功能基的配置、电子分布以及同靶点结合的可能状况等都对生物效应有决定性影响, 内源性活性物质或外源性小分子药物作为特异性配体作用于机体内的靶点, 与靶点通过“锁-钥”机制相互作用, 两者之间须形状互补, 或通过各自变构作用以适应对方的构象要求而契合, 形成复合物, 从而改变大分子的性质, 而引发一系列生物化学反应, 产生生物活性。

2 分子对接

分子对接 (molecular docking) 就是将配体分子放置到受体大分子的活性位点中, 预测小分子与受体结合构象及作用能的过程, 其目的是从小分子数据库中发现合适的化合物作为受体大分子的配体。

3 药物的结构与生物活性的关系

药物的结构决定着化合物内在性质, 药物的化学结构与生物活性的关系称为构效关系。构效关系是为了获得药物的生物活性与其结构间依赖关系的规律, 以便能解析和认识药物的作用机制和作用方式, 预测化合物的活性。药物与靶点发生作用, 产生生物活性的机制一般是药物与机体内生物分子之间发生某种反应, 或者是物理化学平衡的过程。

4 分子对接原理

分子对接的第一步是分子识别, 要求分子间空间和能量有互补性。空间互补是按照Fisher提出的受体学说, 分子对接是指药物与受体会发生类似钥匙与锁的识别关系, (lock and key principle) , 而且这种识别关系主要依赖两者在空间形上的相互匹配。空间匹配是分子间发生相互作用的基础, 决定识别过程的选择性, 主要体现在小分子构象及小分子在受体活性位点放置的算法;能量匹配是分子间保持稳定结合的基础, 决定识别过程的结合能力, 主要体现在运用何种模式对受体与小分子之间的相互作用力进行衡量 (打分) 。

5 通过分子模拟技术进行分子对接

分子模拟 (molecular modeling) 是通过计算机模拟软件, 形象逼真地模仿实验, 解释实验结果以及预测结构变化引起的新性质;通过对分子形状和方位进行运动操作, 可观察药物与靶点的相互作用, 判断靶点分子可能的结合位点, 还能对药物分子进行整修, 提出改善药物的药效学和动力学性质的改良方案。它的原理是利用计算机来构造、显示、分析和储存复杂的分子模型, 提供直观的3D形象, 观察分子间的相互作用, 分子对接的整个过程中, 都是利用模拟软件在计算机虚拟环境下进行, 分子模拟是实现分子对接的有效手段。

分子对接过程的基本步骤: (1) 小分子构象生成; (2) 小分子在受体活性位点的位置, 即找出空穴, 定出表面; (3) 调整受体位点或药物的构象; (4) 受体与小分子之间相互作用力强弱的计算及评价, 即计算对接时受体-药物相互作用能量; (5) 进行分子动力学模拟; (6) 复合物的全局最优结合构象。

在进行模拟分子对接时, 首先在配体蛋白质上寻找填充受体分子结合位点。再将已知3D小分子数据库中的每个化合物小分子投映到受体分子表面, 并逐一放在靶标分子的活性位点上, 按照受体与配体形互补、性质互补的原则, 配体小分子与受体各自改变其构象, 以适应对方的要求, 寻找其合适的取向和构象, 使得配体与受体形状互补、性质互补为最佳匹配, 从而达到契合态。依据受体表面的这些结合点与配体分子的距离匹配原则, 计算预测其结合的模式和亲和力, 识别并预测受体-配体复合物结合构象及结合能。最后按照与受体的结合能通过打分函数为小分子打分, 评判配体与受体的结合程度, 挑选出接近天然构象的与受体亲和力最佳的配体。对于与疾病相关的受体, 按其结构在三维小分子数据库直接搜索可能的配体, 在库中所有分子均完成了对接计算之后, 即可从中找出与靶标分子结合的最佳分子。

在分子对接过程中, 输入大分子受体和数据库中小分子 (配体) 的三维坐标, 对接程序预测出复合物的几何坐标。因为蛋白质分子一般都很大, 而且结合位点都有一个凹下去的表面, 所以在对接过程中, 蛋白质大分子几乎不发生变化;而配体小分子在对接过程中会有比较大的变化, 一般对接程序通过二面角的旋转来考察这种变化。无论是受体大分子还是配体小分子在结合过程中都会发生构象变化, 因此, 如果同时考虑受体大分子和配体小分子的柔性势必可以增加对接结果的准确性, 也有对接程序同时考虑了两者的柔性。

6 分子对接前准备

在分子对接前, 需要进行数据准备工作, 包括靶点结构预处理和化合物数据库的预处理。

6.1 靶点结构的预处理

生物大分子靶点结构主要由实验方法测定, 如X射线结晶学和NMR测定。当实验数据缺乏, 也可以通过蛋白质结构预测方法如同源模建等得到。

6.2 小分子数据库的预处理

收集文献上发表的小分子化合物结构的信息, 组成二维 (2D) 小分子数据库。将二维结构转化为三维结构并加上相应的小分子电荷, 还需要进行类药性分析, 以去掉一些类药性差分子。如果化合物结构太多, 还可进行多样性分析。

6.3 打分

依靠精确的打分函数 (scoring function) 来评判配体分子和受体结合能力的强弱, 即先对同一个分子的不同结合构象, 评价各构象的结合好坏;再对数据库中不同分子的最好结合构象进行评价。根据打分的结果挑选化合物 (打分比较高的分子) , 进行类药性评价, 选择化合物进行生物实验测试。

通过计算机的模拟技术, 进行虚拟筛选与分子对接, 从而揭示药物与机体靶标的作用机制, 探索药物靶点的空间结构, 最终目标是设计具有预期性质的新物质, 即具有显著生物活性的药物分子。也就是通过分子对接确认所有可能与药物小分子作用的蛋白质, 筛选出与该疾病相关的蛋白质, 然后研究药物与该蛋白质具体的作用机理, 从而揭示化合物结构-活性关系 (Structure-Aactivity Relationship, SAR) , 并获得RAR模型, 因此, 分子对接主要用于解释分子作用机制、进行基于受体的虚拟筛选发现先导化合物;对药物作用靶点的预测发挥重要作用, 是进行合理药物设计的基础。

摘要：计算机辅助药物设计的基本出发点是针对药物作用靶点和药物分子的结构、功能及与药物作用方式, 来设计作用专一、活性强、不良反应少的新药。药物分子必须分布到受体生物大分子部位并与受体结合, 才有可能发挥药理作用。准确预测药物分子与受体生物大分子结合的复合物的结构和结合位点, 是药物设计中最重要的环节, 发现全新结构的先导化合物是药物发现的目标。作为药物设计的核心技术, “分子对接”是基于受体分子结构虚拟筛选的核心, 是一种模拟小分子与生物大分子结合三维结构及其结合强度的计算方法, 通过分子对接 (docking) 的方法, 确定小分子与受体的结合构象, 并评价其与受体的结合活性。

关键词：计算机辅助药物设计,药物设计,分子对接,应用

参考文献

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[2]朱瑞新.计算机辅助药物设计[M].大连理工大学出版社, 2011.

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[4]高祖新.医药数理统计方法[M].4版.人民卫生出版社, 2007.

[5]李晓玲.医学信息检索与利用[M].4版.复旦大学出版社, 2009.

[6]吴梧桐.生物化学[M].6版.人民卫生出版社, 2007.

[7]袁身刚.计算机辅助药物设计[J].科学前沿, 1995 (5) 28-31.

[8]郭宗儒.药物设计策略[M].科学出版社, 2012.

[9]徐筱杰.计算机辅助药物分子设计[M].化学工业出版社, 2004.

8.计算机辅助设计在工业设计中的应用 篇八

关键词:辅助;建模;三维;模拟

中图分类号:TP274+.2文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 09-0000-02

Computer-Aided Design in the Application of Hydraulic Circuit

Hao Pengliang

(Shengyang Oil&Gas Transportation Sub-Company,Shenyang110031,China)

Abstract:Along with calculator technical development,CAD (Computer Aided Design,CAD)gradually in engineering design has been widely used, and gradually replace the traditional manual design.SolidWorks software is the world's first Windows-based development of 3D CAD systems,it is powerful,easy to use in this paper,a hydraulic circuit system of Making Animation of CAI to introduce examples of modeling steps SolidWorks software,simulation and re ndering functions are used.

Keywords:Aid;Modeling;Three-dimensional;Simulation

在传统的设计中,有创造性的思维劳动,有综合的分析与判断,也有复杂的计算和精密的绘图等,工作量很大而且有很多重复性的繁琐劳动,要由设计者来完成所有环节的工作,设计效率很低。随着计算机技术的发展,计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)逐渐在工程设计中得到了广泛的应用,并逐步替代了传统的手工设计。SolidWorks软件是在总结和继承了大型机械CAD软件的基础上,在Windows环境下实现的第一个机械CAD软件。SolidWorks软件为了完善其强大的功能,在内部设置了数个插件。如高级渲染软件PhotoWorks、特征识别软件FeatureWorks等。

一、液压回路的设计

顺序动作回路作为多执行元件控制回路的一种,其功用在于使几个执行元件严格按照预定顺序依次动作。通过控制因素,顺序回路可分为压力检测,位置检测,流量检测和时间设定四种。

其中,压力控制顺序动作回路 利用液压系统工作过程中的压力变化来 使执行元件按顺序先后动作. 使执行元件按顺序先后动作,是液压系统独具的控制特性,有很强的典型性。因此,我们在进行典型液压回路CAI制作时,选择压力控制顺序动作回路作为蓝本。

图1-1即为选定的压力控制顺序动作回路简图。其具体的工作过程是:当按下启动按钮,电磁铁1Y得电,左侧液压缸活塞开始前进。到右端点后,回路压力持续升高,压力继电器1K动作,使得电磁铁3Y得电,右侧液压缸活塞开始前进。按下返回按钮后,1Y和3Y失电,4Y得电,右侧液压缸首先退回到原位,之后回路压力升高,压力继电器2K动作,使2Y得电,左侧缸后退返回原位。

二、液压原件的选择

(一)液壓缸的选择

根据CAI课件演示的基本原则和要求,并根据双作用式单杆活塞缸的基本构造,拟确定本设计实例中的液压缸组成元件有:缸底、法兰、Yx型密封圈、钢筒、活塞杆、O型密封圈、导向套、缸盖、防尘圈、活塞、螺栓、连接螺钉。

(二)液压缸主要尺寸确定

本次设计条件参数

F = 800 N

v = 100 mm/s

P = 210 bar = 22050 Pa

L = 300 mm

液压缸主要尺寸的确定

1.缸筒内径D,通过计算取D为220 mm。

2.活塞杆外径d。因为无法确定该液压缸的速度比λv,故根据活塞杆受力状况来确定活塞杆直径d。由经验公式,取d=0.5D,则d=107.5mm,取d为110mm。

3.缸筒长度s。缸筒长度L由最大工作行程长度L加上各种结构需要来确定,

即:s=L+B+A+C

其中,L为活塞的最大工作行程;B为活塞宽度,一般为(0.6-1.0)D;A为导向套滑动面长度,当D>80mm时,一般取(0.6-1.0)d;C为其他长度(隔套)。

导向套滑动面长度A=(0.6-1.0)d

故取:A=80mm

活塞宽度B = (0.6-1.0) D

故取:B=120 mm

选择液压缸缸筒长度:s=500 mm

4.最小导向长度H。根据经验,液压缸的最小导向长度H= =125mm

又因为导向长度H不够,所以需要在活塞杆上增加一个导向隔套K来增加H值。

隔套K的宽度C:C=H- (A+B)=25mm

(三)齿轮泵的选择

在本设计中,选用CB-B2.5型齿轮泵作为制作实例。

而根据实际需要和演示效果的考虑,确定本设计中制作的CB-B2.5齿轮泵的整体结构中,包括的零件有:弹簧挡圈、压盖、轴承、后盖、键、齿轮、泵体、前盖、螺钉、密封座、密封环、长轴、短轴和圆柱销,并包含卸荷沟。

(四)液压缸其它部分的设计

1.缸筒和缸盖的连接,选用常用在铸铁制缸筒上的法兰连接。

2.活塞与活塞杆的连接,选择螺母连接作为本例液压缸中活塞与活塞杆的连接形式。

3.密封装置。根据本例中的具体需求,选用O型圈密封的方式。

三、建模

根据上文的装配体分解结构,再把分解出的零件以三维建模的思路继续分解成具有相加减关系的各种特征,从而通过“草图绘制——特征建模”的方法制作各种零件。由于具体的建模步骤属于SolidWorks软件的基本操作过程,且较为简单,故在这里不做过多的描述。

唯一值得一提的是各种密封元件的建模方法。由于O型密封圈、Yx型密封圈等元件的外形特点不甚规则,因此利用普通的“拉伸”、“切除”方法难以制作出符合要求的实体。

为解决这一问题,我们首先应该分析出相应密封圈的截面形状,并在一参考平面A上精确绘制出截面的草图。然后在垂直于参考平面A建立的参考平面B上绘制一个通过截面草图的圆。最后可利用“扫描”功能,在建模模式下完成密封圈实体的制作。

四、压力控制顺序动作回路CAI的制作

因为压力控制顺序动作回路装配体所包含的所有零件文件,均是制作的零件实体的简图。因此这一建模过程与上面两种元件的建模相比,更为简单。

但是,CAI课件的核心是把传统教学中的“静”,转化为现代教学中的“动”,因此,如何制作出符合要求的压力控制顺序动作回路演示动画,成为了关键。在制作动画之前,首先要根据零件本身的特点和演示的要求,拟定出动画脚本。

本例中,以对顺序回路的人工操作为界限,可以将整个机构运动分为两大步——按启动按钮之后的动作和按返回按钮之后的动作。因为两个步骤之间并非自动过渡,而是需要人工干预,因此演示动画需要两段来分别表示它们。

因为在压力控制顺序动作回路中,不同的动作过程中有不同的元件受到物理作用,且这些元件之间没有实际机构相连接,因此我们需要在不同的动作过程中根据实际情况不断地调整设定的物理量。因此我们在上文将动画演示分为两大部分的基础上,再将它们分解成不同的视频片断。具体结构如图4-1所示。

图4-1 CAI演示结构图

通过对物理模拟量的不断调整,我们即可同其它动画设定过程一样,通过动画向导在指定的时间范围内制作回路动作的模拟动画。根据上述脚本制作出数个视频片段。最后利用视频编辑软件,如Premier等将所有片段根据脚本进行合成,即可制作出压力控制顺序动作回路的两部分动作的演示动画。

利用编程软件编制相应程序,使得这种人工干预能够切实地体现到CAI课件的演示过程中去,将更加有益于提高演示的效果。

在这里,选择VB6.0作为编程工具,主要使用了MCI控件实现该程序。程序的界面如图4-3所示。在本程序中,通过点击“启动”、“后退”按钮来控制回路两种工作过程视频的播放,以模拟出整个动作过程中的人工干预效果。

程序的源代码如下:

Option Explicit

Private Sub Command1_Click()

Dim mciCommand As String

mciSendString "close MyAVI", vbNullString, 0, 0

mciCommand = "open " + "ok1.avi" + " alias MyAVI"

mciCommand = mciCommand & " parent " & Picture1.hWnd & " style child"

mciSendString mciCommand, vbNullString, 0, 0

With Picture1

.ScaleMode = vbPixels

mciCommand = "put MyAVI window at 0 0 " & _

.ScaleWidth & " " & .ScaleHeight

mciSendString mciCommand, vbNullString, 0, 0

End With

mciSendString "play MyAVI", vbNullString, 0, 0

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Dim mciCommand As String

mciSendString "close MyAVI", vbNullString, 0, 0

mciCommand = "open " + "ok2.avi" + " alias MyAVI"

mciCommand = mciCommand & " parent " & Picture1.hWnd & " style child"

mciSendString mciCommand, vbNullString, 0, 0

With Picture1

.ScaleMode = vbPixels

mciCommand = "put MyAVI window at 0 0 " & _

.ScaleWidth & " " & .ScaleHeight

mciSendString mciCommand, vbNullString, 0, 0

End With

mciSendString "play MyAVI", vbNullString, 0, 0

End Sub

Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)

mciSendString "close MyAVI", vbNullString, 0, 0

End Sub

5 結论

通过液压回路系统CAI演示动画的制作实例说明了计算机辅助设计(CAD)在工程设计中的广泛的应用, CAD技术的发展推动了计算机图形图像和现代化机械工程的发展,它提高了设计者的设计效率、缩短了设计周期。CAD技术已经成为工业设计、机械制造业等工程领域不可或缺的重要技术。

参考文献

[1]王茹,雷光明.AUTOCAD计算机辅助设计(土木工程类).北京:邮电出版社,2010

[2]胡仁喜.solidwork2008中文版标准实例教程.北京:机械工业出版社,2010