CAD技术在机械工程设计中的发展与应用
CAD 技术也叫做计算机辅助设计技术，指在进行设计的时候，工程师将计算机作为设计的工具的计算机技术的总称。下面YJBYS小编为大家搜索整理了关于CAD技术在机械工程设计中的发展与应用，欢迎参考阅读，希望对大家有所帮助!想了解更多相关信息请持续关注我们应届毕业生培训网!
CAD即Computer Aided Design，是计算机辅助设计的英文简称。在机械工程设计中，CAD技术的优势主要体现在其强大的图形绘制处理能力和精确快速的计算能力。机械设计已经拥有几百年的历史，在CAD技术出现以前，机械设计技术的发展进程相当的缓慢。传统的机械设计方法以静态分析和近似计算为主，采用经验设计，并使用人工劳动，其设计周期长，设计的结果也差强人意，在激烈的市场竞争中难以脱颖而出，缺乏竞争力。而CAD技术作为现代设计方法的一种，为设计人员解开了诸多束缚，创造了一个便利快捷的设计平台。人们的思维得到了解放，设计工作的强度也降低了不少。设计人员的创造性思维可以轻易的利用CAD技术来实现，复杂的分析计算过程也可以交给计算机来完成。而CAD技术自身功能的发展和完善，也扩大了其在机械工程设计领域中的应用范围。
1.CAD技术在机械工程设计的发展
近年来，随着计算机技术的不断进步与更新，CAD技术的内容得到了不断的丰富，各项功能也相应地增强了不少。另一方面，机械工程设计领域本身的广泛性也给CAD软件带来了数量众多的用户。基于CAD技术本身的发展需求和广大用户的反馈要求，未来CAD技术必然向着标准化、集成化和智能化发展，其应用范围也会越来越广泛。
(1)标准化。
目前广泛应用的CAD软件包括AutoCAD、UG、Pro/Engineer、Unigraphics NX、solidworks、inventor以及Catia等。每个软件都有一定数量的用户人群。但是，大部分软件的数据模型与其他软件是不兼容的。这严重限制了行业内部的技术交流，给CAD资源的交互带来了不小的障碍。所以数据模型的标准化和交换资源格式的标准化是未来CAD技术的必然要求，也是机械设计行业发展的必备条件。尽管CAD技术在标准化的进程上并未取得很大进展，但相信在不久的将来，设计人员可以利用不同的CAD软件进行自由的交流，而这也必然会促进整个机械设计领域的蓬勃发展。
(2)集成化。
随着数控加工技术以及现代设计方法的跳跃性发展，单纯的计算机辅助设计已经不能满足信息化时代的发展要求。人们迫切希望CAD技术可以与工程分析、工艺分析和设计以及产品制造之间拥有良好的接口，也就是所谓的CAD/CAPP/CAM/CAE的集成。目前的部分CAD软件已经具备了这些集成功能。设计人员可以直接导入利用CAD技术设计的模型，进行结构力学性能的分析，并结合数控机床进行加工工艺的分析和设计，并最终生产制造。集成化的CAD技术充分利用了现代计算机优秀的计算能力，将设计人员从繁琐的分析计算中解脱出来，进一步提高了设计效率，缩短了产品的设计周期。
(3)智能化。
如同编程方法的不断进步一样，智能化是CAD技术将设计人员进一步从传统设计方法中解脱出来的又一必然趋势。产品模型的设计中，采用特征造型和参数设计的方式，可以使设计人员自由的发散自己的思维，而不用去考虑其中的内在联系。在一些三维CAD软件中，用户可以直观的`看到自己设计的成果，既方便了创造性设计思维的产生，又可以轻易地发现设计不合理的地方。
2.CAD技术在机械工程设计中的应用
作为现代机械工程设计最主要也最重要的设计手段，CAD技术的应用主要体现在计算机辅助绘图、计算机辅助建模、工程分析以及结构优化等方面。
(1)计算机辅助绘图。
计算机辅助绘图是CAD技术在机械工程设计中最早的应用，也是最基本的功能。传统的手工绘图工作量大，且图纸的质量受到诸多外界因素的影响，其准确性和美观性都难以得到保证。而利用CAD软件中自带的丰富的图形库和绘图命令，可以轻易画出高质量的工程图。且打印出来的图纸整洁清晰，易于保存。计算机辅助绘图使得广大绘图人员可以不再需要长时间伏案绘图，减轻了绘图工作的劳动强度。同时，充分利用CAD软件中的图形库和功能完备的绘图命令，可以大大提高工程图绘制的效率。
(2)计算机辅助建模。
计算机辅助建模是现代CAD技术的重要内容，也是现代机械工程设计的核心部分。利用三维CAD软件的建模模块，设计人员可以建立所要设计产品的立体模型，甚至其相关尺寸都是真实的，只不过在计算机中以一定的比例显示而已。三维建模是机械工程设计人员进行产品开发和设计的有力武器。利用三维CAD技术，采用特征造型和参数设计的手段，设计人员能够在计算机的虚拟环境中进行产品模型的直观设计。尤其是在产品的装配阶段，三维造型的优势显得尤为突出。在传统设计阶段，设计人员只能充分发挥自己的空间想象能力来在脑海中构建自己设计的模型。这样的设计出现差错和失误是在所难免的，而这些错误又往往难以提前发现。可能直到产品的装配阶段，人们才会发现原始设计中的遗漏和隐患，从而严重影响了产品的设计质量和设计效率。这些问题在CAD技术中的三维建模功能面前迎刃而解。设计人员只需将建立的产品模型装配在一起，就可以发现其结构或者功能上的不合理之处，并及时进行修正，即提高了设计效率，又保证了设计的可行性。
(3)工程分析和结构优化。
产品的力学性能分析和结构优化是进行优化设计必不可少的内容。而有限元分析和动力学分析等现代设计方法的发展，促使CAD技术在工程分析和结构优化功能上进行拓展。目前众多的CAD软件已经提供了与ansys等有限元分析软件的接口。用户可以直接将利用三维CAD技术建立的产品模型导入到有限元分析软件中，在给定的负载下对产品模型进行工程分析。然后以工程分析的结果为基础，优化产品的结构。这种分析和优化的设计方法在复杂结构产品的优化设计过程中体现出巨大的优势。
总之，CAD技术给机械工程设计领域带来了一次技术上的革命，设计周期的不断缩短以及设计创意的井喷式爆发，推动机械工业进入到一个新的发展纪元。随着计算机技术的不断发展，CAD技术也将更加完善，其在机械工程设计中的应用也必然更加广泛。目前我国的CAD技术发展和应用水平虽然取得了不小的进步，但与国际先进水平仍有一定的距离。这就需要我们加大对于CAD技术的研究和开发力度，为我国的工业化进程奠定坚实的技术基础。
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