計算機輔助設計

wujianbo1985

計算機輔助設計
6 X" I1 s  g8 O' h" y, g. A7 A5 {computer aided design
1 d% Y- D' V+ p* F3 _
    利用電子計算機幫助設計人員更有效地進行設計的
' b! |5 J' N  o+ i方法,英文簡稱CAD。這種方法的優點是：計算機的高速
計算能力、巨大的存貯能力和邏輯判斷能力與人的創造
能力相結合，可對工程設計提出創造性的構思方案；可
從存貯的大量資料中進行檢索和方案比較；可在工程的
' j1 g' w- \" u% ]總體設計和局部設計中進行大量的、非常復雜的數學和
力學計算；可對設計方案進行綜合分析和優化設計，確
7 ^. g. E" u& R* O+ r定工程設計的圖樣，提供組織生產的管理信息。這種設
' B* Z2 n+ U6 i& @" ?計方法大大提高了設計質量，縮短了設計周期，為開發
0 B8 {! z" E0 p9 F' Q新產品和新工藝創造了有利條件。因此，在機械設計中
已獲得推廣。
7 A8 q  p/ I2 Z: P7 C% i    計算機輔助設計系統  主要有4種類型:信息檢索型、
& M  O5 j5 l. Y) |) W試行型、自動設計型和對話型。①信息檢索型計算機輔
助設計系統是將某些定型產品的標準化圖紙轉換成圖形
信息存入計算機的存貯器中，設計時可按訂貨要求，從
中自動檢索出最佳的標準圖紙。這是一種專用系統，不
2 R. b7 M" S9 H6 s. @- z便于產品的改進和更新，所以又發展出試行型。②試行
型計算機輔助設計系統是將設計人員對圖紙進行修改的
構思編成軟件輸入計算機，計算機將修改的結果以圖形
的形式在陰極射線管終端上顯示出來，若不滿意，再修
改程序，再輸入計算機，直到滿意為止。這種系統不能
* g- B1 V# ~9 d: i, E直接接受設計新產品的程序，因此又發展出自動設計型。
③自動設計型計算機輔助設計系統是把明確描述產品設
計要求的目標函數輸入計算機，由計算機自動調用優化
! f/ b7 c$ h2 F8 e. Y程序，按照給定的約束條件進行計算，輸出最優設計結
果。由于機械設計中很多問題難以事先用數學形式來描
述，還需要依靠人的直覺、經驗、智慧和創造加以完善，
  n1 p) g# c( u8 C& L9 X. E因此又發展出對話型設計系統。④對話型計算機輔助設
1 b8 Z0 O5 l: f9 g2 f計系統是由設計人員描述設計模型，再由計算機檢索出
產品設計資料，進行運算，將設計結果以圖形顯示出來，
" P, N$ _0 o) C' S設計人員用光筆或鍵盤等輸入裝置直接對圖形進行修改，
7 P/ G4 \, y) v9 h計算機根據修改指令，再作出響應,重新顯示,構成人機
" U6 i! J0 K+ l5 N3 S: |( z- U對話的設計循環。陰極射線管顯示器既作為輸入裝置又
; z- X. E+ O) C; u. s% d1 F# D作為輸出裝置，能直接顯示文字說明、數據表格、各種
1 d2 a  y1 c/ t( e曲線和圖形,還能將圖形進行縮放、移動和旋轉等,使設
計人員能對計算機內當時的運算結果進行實時觀察，對
6 V. ]  u% O# q& q6 L% V- {不滿意的地方作實時修改。
    計算機輔助設計最早應用于洲際導彈、人造衛星和
4 \" M( h2 @; G7 L# j. m超音速飛機等的設計，以后推廣到汽車的外形、底盤和
- C( d' a9 o7 R& \$ ^車身結構，船舶結構，透平葉片型線和集成電路等民用
工業。20世紀60年代前期，建立了比較完善的對話型設
計系統。70年代，計算機輔助設計已經從設計的某些環
節發展為整個設計的系統工程，進而發展為從設計到生
產全過程的計算機輔助設計－計算機輔助制造的一體化
7 g. B$ }. I, C系統（稱為CAD/CAM系統）。它將計算機輔助設計結果記
1 q* P: U4 {5 P6 G* [錄在紙帶或卡片、磁盤或磁帶上(而不是圖紙上)，作為
管理信息直接控制產品的加工和裝配。這種系統還可進
一步發展成為包含管理自動化功能的集成生產系統。計
算機輔助設計正向更高級的智能模擬系統發展。