机械设计软件范文

机械设计软件篇1

［关键词］机械设计 软件工程 结构化 面向对象

［中图分类号］TH12［文献标识码］A［文章编号］1009-5349（2011）09－0046－02

在科学技术的飞速发展下，单一的技术已经不再能够满足机械设计的发展要求，人们开始寻求其他的方法来应用到机械设计中去。软件工程是一类工程，是将理论和知识应用于实践的科学。应用软件工程方法进行技术设计，可以解决许多复杂的问题，在借鉴了传统工程的原则和方法的基础上，人们可以开发出高质量、低成本的软件。所以软件工程方法不仅可以应用于机械设计之中，而且很有发展前景。

一、与其他工程方法的比较

三十多年来，软件工程的研究和实践取得了长足的进展，软件工程的方法对软件产业的发展起到了很大的推动作用。软件工程方法是为开发软件这类特殊产品而产生的，它集合了一些特殊的工程学方法。从20世纪60年代以来，陆续出现了结构化程序设计技术、计算机辅助软件工程（CASE）、面向对象语言和方法、软件过程及软件过程改善研究等一系列成果，并应用到实践中。因此可以看出软件工程方法与其他工程相比有很多优越性。

（一）软件工程开发阶段划分相对明确

与其他工程相比，软件工程开发的各阶段有严格的管理，对于每一个阶段都有完整的存档和评审验收。为避免自然语音在软件开发语音中产生歧义，文档大多使用图形、表格等形式记录。

（二）软件工程有更严格的测试

与其他工程相比，软件工程拥有一整套完整的测试方法，用以发现并改正错误。通过对软件进行严谨测试，可以在实际应用中避免很多错误或损失，而这也正是其他工程方法值得学习借鉴的。

（三）开发软件采用标准的输入输出界面

与其他工程相比，应用计算机辅助软件，为避免误解或影响操作，开发软件都采用标准的输入输出界面，这样也有利于进行标准化管理。用软件工程方法开发出的软件比其他工程产品有良好的复用性，而这也正是软件工程学的根本出发点。

二、传统软件工程方法在机械设计中的应用

传统软件工程的主要环节有：人员管理与项目管理、可行性与需求分析、系统设计、程序设计、测试、维护等，如图1 所示。下面就传统软件工程中的结构化分析方法在机械设计中的应用进行阐述。

（一）可行性与需求分析

可行性与需求分析是软件开发的第二个阶段。为了准确地定义系统的目标，以免对后期工作产生影响，可行性与需求分析是很重要的一个阶段。机械设计人员可以借鉴软件工程的最具代表性的方法是结构化方法。这种方法简单的说就是把一个复杂的工程按一定规律分解开，分解成若干小问题，这样就把问题最小化，降低了工程的复杂程度，避免了理解上的偏差。

（二）系统设计

系统设计是软件开发的第三个阶段。系统设计就是对于软件的结构设计。结构化的设计方法作为传统的软件开发中具有代表性的一种设计方法，与需求分析中应用的结构化的分析方法衔接，就组成了一套完整的分析与设计技术。系统设计形成的软件结构图，即形成最终模块结构。模块化方法应用范围较广，且已被所有工程领域接受并使用。从软件工程角度看，具有良好独立性的模块才可能成为好的模块。应用软件工程方法设计的系统结构，产生的模块一般都有良好的独立性，这样就降低了系统的复杂性，从而也降低了出错的可能性。可以看出，如果在机械设计中也能够应用模块化方法，并且能够尽量增加模块的独立性，很有可能使机械设计的过程简化、正确又有效。

（三）程序设计

程序设计软件开发的第四个阶段。这个阶段就是要确定每个模块的执行过程。程序设计有很多种方法，但是比较直观又易操作的是程序流程图和过程设计语言，这两种方法对于机械设计都有很大好处，最主要的就是比自然语言描述的流程直观、准确，不会产生歧义。

（四）测试

测试是软件开发的第五个阶段，也是软件开发的核心内容之一。黑盒测试与白盒测试是软件测试的两种主要方法，为保证软件质量，这两种测试方法同时使用并贯穿于整个开发过程中。机械设计中的复查实际上就是一个测试过程，但是远不如软件测试科学有效。所以机械设计中适当增加科学有效的测试是有必要的，既可以尽早发现设计中的错误，又可以把时间以及经济损失降到最低。传统软件工程学方法有一定的可复用性，因此开发新的工程可以利用以前工程的相当一部分开发成果，从而节约了时间和成本。

三、面向对象方法在机械设计中的应用

从某种角度来看，面向对象方法在机械设计当中的应用似乎没有什么参考意义，因为面向对象方法在分析设计一个系统时，是尽量接近人类认识世界解决问题的方法和过程。但实际上，面向对象方法是以开发软件为目的的，并不是随便的一个方法就能符合要求。在机械设计初期为减少开发的随意性，可以借鉴其中的合理的方法。面向对象方法的一个主要特征是具有良好的可重用性，同样在机械设计中的可重用性也很重要。可重用性就是说在开发同类的项目时，可以采用或借鉴以前成熟的成果，或者做极少的改动就可以了。由于面向对象方法的模块独立性极强，而且具有继承性和多态性，因此即使是开发不同类项目的时候也可以采用以前的成果。重用性使工程开发工作量减小，既节省了资金与时间，又降低了出错的可能。下面仅就Yourdon方法的应用做简单探讨。

Yourdon方法主体包括分析与设计两部分，但与传统软件工程不同的是，Yourdon方法的分析与设计是紧密联系的，没有明确界线。从形式上来看，传统软件工程方法与Yourdon方法是一致的，这样就可以方便地套用了。Yourdon方法的开发与设计都采用同一个模型，简化表示如图2所示。

Yourdon方法的对象得出是从问题描述(需求的自然语言说明)出发的，然后应用“基于语言的信息分析”和“三视图模型”得到最初的对象，采用开发与设计模型逐渐细化。细化是个逐渐叠代的过程，从而得到最终系统。采用这种办法可以形成良好的体系，减少主观盲目所产生的混乱。

四、小结

通过对传统软件工程方法及面向对象方法的分析，可以看出软件工程方法用于机械设计中是可能的，而且是有益的。因为机械设计有其特殊性，为优化机械设计的过程和结果，我们可以利用软件工程中科学合理的方法，不用严格按照软件开发的方法开发。机械设计既可以利用传统软件工程方法，也可利用面向对象方法，应视具体问题的复杂程度而定。简单问题可以利用传统软件工程方法，复杂问题较适合面向对象方法。

【参考文献】

[1]郑人杰,陶永雷.实用软件工程(第二版)[M].北京:清华大学出版社,1997．

[2]Edward Yourdon，Carl Argila.Case Study inObject Oriented AnalysiS ＆ Design[M].New York:Prent ice―Hal I,Inc,1996．

机械设计软件篇2

UG软件在机械设计领域具有强大功能。利用UG软件对勺式玉米精密排种器进行三维建模，通过该实例介绍UG软件在机械装置设计及其装配过程中的应用。结果表明，UG软件可为农业机械装置的研究设计提供新的可能性。

关键词：

UG软件；排种器；建模；装配；三维；应用

在机械自动化设计领域，需要对进行设计的装置进行软件仿真，这样能够有效地减低成本和对所设计的装置进行改进与修正。三维建模能够精准地对模型进行仿真和研究。三维建模的软件有很多，都属于三维CAD软件的应用范畴。其中，UG（Unigraphics）软件在设计理念上较其他的软件有很大突破，具有强大的功能，能够优化三维建模，尤其体现在机械自动化领域。零件越是复杂，这种优越性体现得越明显。勺式玉米精密排种器是在农业领域对玉米进行播种的自动机械化装置。本课题利用UG软件对勺式玉米精密排种器进行三维建模，以证明该软件在设计领域的强大功能。

1UG软件及其主要技术特征

UG软件由于其强大的功能，在各个领域的应用非常广泛。其数据库非常全面，可以与CAD／CAE／CAM等软件实现对接和交换；在建模的过程中能够实现实体建模、曲面建模和线框等方式的统一；建成的模型直观并可参数驱动；二维、三维的模型能够实现工程图的转换；二次开发功能强大，可与各种语言对接，实现图形与语言的函数结合；界面人性化，简介明了，易于学习。

2排种器模型的建立

使用UG软件建模，可以分为3种类型，即标准几何体、简单几何体及复杂几何体。标准几何体是通过制定的命令直接生成的；简单几何体是在二维线框的基础上，通过拉伸、回转等命令实现的；复杂几何体是在简单几何体的基础上，通过凸台、腔体、镜像、抽壳等命令实现的。勺式玉米精密排种器的主要结构包括投种轮、壳体、隔板、分种勺盘和轴盘，对其分别进行建模。

2．1投种轮

投种轮建模步骤为：1）采用草图、拉伸建立投种轮基体；2）孔命令生成3个通孔；3）阵列30个U型孔。投种轮模型如图1所示。

2．2壳体

壳体建模步骤为：1）采用草图、拉伸建立壳体基体；2）拉伸命令生成中心孔特征；3）孔命令生成伸出项上的4个小孔；4）求差命令完成投种口的标识。壳体模型如图2所示。

2．3隔板

隔板建模步骤为：1）拉伸命令生成隔板基体；2）阵列特征命令创建排种器的护种板；3）孔命令生成中心孔特征；4）用拔模命令形成内部的凹槽；5）孔命令修剪投种口、定位孔等。隔板模型如图3所示。

2．4分种勺盘

分种勺盘建模步骤为：1）采用草图、拉伸生成勺盘基体；2）孔命令生成各定位孔和中心孔；3）建立15个剪切建立勺。分种勺盘模型如图4所示。

2．5轴盘焊合

轴盘焊合建模步骤为：1）采用草图、拉伸命令建立轴盘焊合基体；2）基准平面命令生成键；3）孔命令生成定位孔。轴盘焊合模型如图5所示。

3零部件模型的装配

计算机虚拟装配是通过计算机软件实现对要设计和生产的产品进行虚拟装配的过程。虚拟装配的优点是不需要生产出实际的产品，便可对其做出评价和预测。这样设计出来的零件易于修改和创新，能够有效节约成本。目前，在机械设计领域或其他产品的设计过程中，通常使用这样的思路来完成零部件模型的设计。在勺式玉米精密排种器各个零件三维模型的基础上，采用虚拟装配的方法进行处理，按照由底向上装配顺序完成排种器的虚拟装配。具体操作过程为：1）放置元件轴盘焊合，放置位置为绝对原点；2）安装壳体，使轴盘焊合和壳体连接，约束对齐、接触；3）安装投种轮，使投种轮中心孔通过轴盘焊合，约束同心；4）安装隔板，以2和3的装配参照，使隔板放在投种轮后，约束对齐、接触；5）安装分种勺盘，以2，3和4的装配参照，约束对齐、接触、距离。经过以上操作，排种器的虚拟装配完成，其装配图如图6所示。

4结语

利用UG软件对勺式玉米精密排种器进行三维建模，体现了该软件在机械设计领域的强大功能，为农业机械装置的研究设计提供了新的可能性。

参考文献

［1］胡建平，毛罕平．精密播种技术的研究与创新［J］．农机化研究，2003（4）：52－53．

［2］廖庆喜，舒彩霞．我国玉米精密排种器的现状和发展趋势［J］．农业机械学报，2003（8）：25－27．

［3］李世国，李强．Pro／ENGINEERWildfire中文版范例教程［M］．北京：机械工业出版社，2004．

［4］张伟．UG在机械设计中的应用解析［J］．工程技术：全文版，2016（11）：227．

［5］曾赚宝．UG软件在机械设计中的应用探究［J］．教育，2016（11）：317．

机械设计软件篇3

1.机械模型的简化

机械模型简化就是去掉新产品的模型中那些不会对机械整体产生很大影响的部分，比如机械产品结构中的圆角或者倒角等部分，因为保留这些成分就会影响机械单元格的整体质量，尤其是在加大运算量以后很难收敛计算的结果。对于橡胶衬套这样的机械设计在对它的径向剪裁进行分析的时候，对橡胶内的衬套固定以及橡胶的形变程度进行研究，还有在径向没有孔的方向加人载荷为500牛的力，并保持加载速度为每分钟五毫米。

2.单元格的划分

单元格的划分就是把机械整体的模型进行离散的处理，这样做可以方便技术人员从离散的数据中找出模拟分析的规律，另外，在进行单元格的划分时要根据不同机械模型的需求建立不同的有限数据集合，这样就能够保证在设计完成后的材料选取和定义边界条件的时候方便操作。

3.定义机械的几何特征

在机械设计制造的过程中需要根据新产品的几何特征制作相应的模型，那么就一定要定义其几何特征，例如，机械模型中部分零件的厚度、变力、应力、热传导等特性的分析等，当然，不同的机械模型会有不同的要求，机械工程设计人员要根据具体的情况作出决定。另外，这里要对材料特性的定义问题做出强调，对于已经构建完成的机械模型，要对其中起决定性作用的部分构建材料参数，对于大多数的金属类同性材料只需要构建杨氏模量即可，而那些非线性变化的材料就必须将其压缩或者拉伸的应力变化值输人到计算机中进行分析，最后再通过计算机的拟合赋予不同模型或相同模型的不同部分相关的系数。

4.定义接触条件和载荷状况

对于接触条件的定义要根据机械模型各部分组成的接触状态而定，就以上文提到的橡胶衬套为例，橡胶在受力后很容易发生形变，这是橡胶之间的接触，橡胶就叫做变形体，而外衬套和内衬套不会发生形变，可以认为是刚体。当接触条件定义完成后，机械模型的材料和受力等情况也就基本确定了，然后就是边界条件和载荷条件的确定了，这就需要有限元法中的定义收敛法来确定。

5.定义作业和单元类型

对于已经定义好的载荷状况机械模型，要将其选择到作业当中做更加细致的处理，如果是更加复杂的机械模型就需要用到初始载荷的定义，最后还要选择具体的分析操作类型以及设计结果的分析。另外，在有限元软件中不同类型的结构有不同的单元类型，所以要应用现代的计算机技术对单元类型进行定义。

综上所述，本文分析了有限元法在机械设计中的应用，并且对有限元软件的开发和利用做了介绍，随着有限元在机械生产企业中的广泛应用，企业的设计效率有了显著的提高，对设计方案也进行了优化，尤其是缩短了产品开发时间，节约了成本。虽然我国仍然有很多机械生产企业沿用传统的设计方式，但是值得欣慰的是已经有很多的企业技术人员认识到CAE技术有着很大的发展潜力，可以极大地提高生产力，所以，有限元法的使用一定会越来越受到重视，希望随着我国有更多的机械生产企业运用有限元法进行机械设计，会使得社会更加进步，科技更加发展，从而帮助我国的经济更加迅速的增长。

机械设计软件篇4

 

一、电子、机械及软件一体化设计主要的出错方式认知

 

随着科学技术与行业整合，产品研发日趋复杂。在进行电子设计、机械设计与软件工程设计时，三者之间缺乏有效沟通与过程管理，导致电子、机械及软件无法有效集成，难以实现一体化设计。当前，机电一体化设计存在的主要出错方式表现为：第一，MCAD变更与电子工程师缺乏有效传递。MCAD用户进行IDF格式将变更信息存储于原始版中，但其无法传递给电子工程师。同样，电子工程师依据电路图实现设计，受ECAD规划失效影响，需要进行返工操作从而延迟交付及制作时间;第二，ECAD变更与机械设计师之间缺乏有效传递。CEAD设计人员进行PCB构件调整，以优化布局，如其没有及时将变更信息传递给机械设计师，则会出现PCB组件与PCB线路接口故障问题，推迟交付时间并增加其成本;第三，配置管理中断。如在研发中其设计科目均有着自身独立的数据调试模型，则会提高设计效率然而软件设计师多独立作业，缺乏有效沟通导致配置管理中断;第四，错误软件版本，虽然在产品发布中采取错误软件版本较为容易避免，但一旦出现其问题，则会造成较多问题;第五，软件研发孤立性。在产品研发中其变更管理多将软件研发排除在外，软件缺陷及变更命令符难以协调，为软件修复与产品交付带来问题。

 

二、电子、机械及软件一体化设计思路探究

 

(一)软件变更实例分析

 

制造商需向客户交付机器人技术装配客制化版本，产品标明最新软件编号并准备交付时出现软件现场变更问题，则会产生交付延迟等问题。制造商则面临着如何找出与设备上安装软件版本一致信息，采取什么软件工具进行重建软件，设备配置存放区域设计，技术工程师如何知道其采取的实际版本信息，公司需采取最新软件并在期限时间内完成设计，避免出现交付延迟与质量问题。

 

(二)电子、机械一体化设计方案

 

采取PTC的Inter Comm Expert及Inter Comm EDAcompare可以实现MCAD及ECAD同步问题研究，通过PTC，实现电子设计师与机械设计师相互变更信息的有效捕捉，在获取变更信息的基础上进行相关设计文档同步修改，从而解决电子设计与机械设计不同步问题。电子机械一体化设计方案如下：

 

2.2.1 变更识别

 

Inter Comm EDAcompare属于PTC电子设计标准变更识别解决方案，可以进行PCB设计变更识别，其识别实现方法为：进行不同版本图解对比，PCB布局及制造工艺对比以实现变更识别，以几何及属性变化实现识变更识别，依据差异识别，当Inter Comm Exper选中变更后则会将设计影响区域进行标定。

 

2.2.2 电子机械一体化设计

 

顺利实现机械设计与电子设计集成，需要自动生成设计变更并及时告知。在变更识别基础上，电子与机械一体化设计可行性条件基本满足。如机械工程师可以进行电子设计文档查看与识别其与上版本差异。应用PTC方案可以进行智能化ECAD设计演示，向授权用户进行差异展示。机械设计团队可对电子设计数据信息进行有效查询，无需进行新型IDF文档下载，且应用其解决方案可以进行不同版本差异自动对比，如吉和变更、信号改道发送等。该方案成本较低，技术优势与过程管理优势突出，能够切实提高电子设计与机械设计协调度，为实现电子机械一体化设计提供技术支撑。

 

(三)集成软件一体化设计分析

 

实现软件与电子设计及机械设计同步是实现一体化设计的重要基础。然而将软件设计与产品研发相整合存在着较大困难。因软件研发多为外包方式且由相对孤立组织来完成。如电气工程师完成相关设计后，项目降级将产品及软件最新版本交付制造部门，在进行基础版创建后载入软件，软件运行无效，经研究可能其软件版本并非最新。在软件研发过程中，应用PDS系统，软件设计师可实现软件版本及其他设备动态链接操作，可将团队作呕为整个产品研发的部分。PDS系统为机械、电子及软件设计退工了可视化同一系统，且支持软件组件重组，能够实现全球配置管理，推动不同软件研究团队之间的协调性，确保产品研发进度与研发质量。

 

(四)电子、机械及软件一体化设计方案

 

采取PDS系统，可以实现跨软件研发，协调软件团队协作，其解决方案为：工程师将软件配置管理系统中存在的软件与PDS软件部分进行正确连接;进行原型制造产品，测试产品发布;如测试团队发现产品关键特性缺失作用，考虑到用户及软件产品接口是由软件及硬件综合控制，无法实现错误判断;测试工程师则应用PDS系统，进行问题报告创建，直接将受影响硬件及软件构建联系;变更调查任务发送给软件团队与硬件团队，并将PDS发送于电子信箱;缺陷跟踪系统进行错误报告自动生成，对PDS变更调查作交叉引用，将错误报告发配给相应软件设计人员进行调查;错误报告与缺陷跟踪系统具体软件版本之间存在链接，且错误报告与PDS配置管理受影响软件之间存在链接;在缺陷跟踪系统中执行现行软件更新，以software QA实现软件测试;新版本与PDS管理部件链接，依据PDS分配实际任务执行产品测试，完成测试后企业变更请求则于PDS中实现完结，针对不同系统中存在的变更状况执行错误报告分析，从而提高了电子、机械及软件一体化设计效率。

 

三、结语

 

随着产品研发与产业整合进一步推进，如何实现电子、机械及软件一体化设计成为了时展所面临的重要问题。缺乏设计同步性与沟通有效性是实现一体化设计的重要举措，然而缺乏有效的技术手段，实现电子团队、机械团队与软件团队之间的有效沟通，应用PDS系统与软件配置管理系统，为实现电子、机械及软件一体化设计提供沟通办法。实践证明，强化电子、机械及软件一体化设计，能够有效提高产品研发进度，实现其综合效益。

 

机械设计软件篇5

【关键词】信息化技术 CAD 机械磨具包装设计 计算机

引言

机械磨具产品的设计是决定产品外形和产品功能，同时也是决定机械磨具产品质量的重要环节，机械磨具包装对产品的成本等也起到重要的作用。近年来，随着计算机技术的飞速发展，CAD技术（计算机辅助设计）已经成为机械磨具包装设计的不可或缺的工具。同时，CAD技术已经从二维CAD向三维CAD过度。三维CAD软件设计具有工程和产品的分析、几何模型、图形绘制、工程数据库等，从而能够形成设计文件等多种功能。CAD自诞生以来，已经在机械磨具包装设计、电子、化工等多个领域得到广泛应用，使得产品的设计效率也得到大大提高[1]。

本文将以CAD在机械磨具包装设计中的应用为起点，分析当前CAD软件在机械磨具设计过程中存在的问题，探讨CAD前沿技术。综述如下。

1 CAD在机械磨具包装设计中的应用

1.1 机械磨具包装产品实体建模

CAD是一个综合性、功能相对比较强大的设计软件，对于简单的磨具包装零件而言，利用CAD能够对其结构进行有效的分析，并且能够将一个相对比较复杂的磨具包装零件分解成为多个基本体，从而能够实现对机械磨具设计的三维造型，然后再经过布尔运算，就能够得到三维实体造型。对于相对比较复杂的机械磨具图形而言，CAD则能够为其提供绘草图的工具，设计人员在设计过程中可以先进行简单的勾画，然后再拼接成比较复杂的几何形体，且设计时能够根据设计人员的设计意图和自己的想法去设计。这样既能够提高人们的审美观念，还能够为设计人员提供曲面设计工具，大大提高了磨具包装设计建模的效率[2]。

1.2 机械磨具包装设计修改更加简便

在机械磨具包装设计过程中实体装配能够让设计人员看到不同的机械磨具包装零件装配后的状态，还能够利用CAD软件对不同机械磨具包装零件之间的空间位置、大小等进行测量，从而更加方便零件的装配。

机械磨具包装零件装配完毕后，零件能够处于隐藏或者半透明状态，从而更加有利于设计人员进行观察。同时，在装配状态下，CAD软件能够提供标准件库，从而更加有利于机械磨具包装标准零件的选择，并且对不同的零件之间是否发生干涉等也更加利于调整，方便设计师对产品尺寸进行修改[3]。同时，三维CAD软件还能够利用工程制图模块将已经创建好的零件、装配件直接生成零件图和装配图，并且自动生成尺寸标注。

1.3 模具CAD/CAM集成制造

近年来，随着我国科学技术的飞速发展，为了减轻人工劳动强度，提高机械模具设计产品的精度，机械磨具包装行业也已经从传统单一的普通机床开始逐渐过渡到数控机床以及加工中心等。同时，模具CAD/CAM技术、模具激光快速成型技术等，几乎运用到整个制造行业。这些数控加工装配基本上具有三维软件的相关接口。当机械磨具包装模型在CAD软件中完成之后，经过CAD软件能够模拟出加工刀具的路径，并且能够自动生成数控机床能够识别的语言，让数控设备根据路径进行加工。

2 CAD软件在机械磨具设计过程中存在的问题

2.1 未能实现真正辅助设计

部分企业在进行模具包装设计时并没有实现真正的辅助设计。目前，很多单位开始使用CAD软件进行三维建模，这种方法更多地是为了获得三维效果图，并没有真正实现采用CAD软件进行整体空间设计以及受力分析等，机械模具设计过程中更多地停留在平面图设计方面。同时，在三维CAD软件中使用CAE的企业就更少了，并没有充分利用CAD软件其他相关功能。根据相关研究结果显示：CAE分析标准的建立相对比较困难，建立过程中需要进行大量的工作，并且建立过程中要结合大量的试验，但是这个过程是必须要建立的。

2.2 缺乏精通CAD人员

CAD尤其是三维CAD是一个相对比较复杂的系统，并不是每一个设计人员均能够很好地掌握CAD，并且部分机械磨具包装设计人员没有经历过相关的培训，使得设计人员对于CAD的多数功能了解比较少，他们在进行机械模具包装设计时就可能存在一些缺陷。因此，现在很多机械磨具包装设计企业开始意识到自己培养人才的重要性，这也就为发展机械磨具企业的设计中坚力量创造了条件。但是，这一过程中是一个相对漫长的过程。

2.3 缺乏核心技术

CAD/CAM系统的开发和设计主要通过三种方式形成。即：（1）完全自主版权开发，就是企业根据自身情况一切从底层开始做起；（2）基于类似系统进行二次开发，如：企业根据实际需要基于CAD进行二次开发；（3）基于某种平台的开发。这种开发能够更深层次地了解核心层，具有开阔周期短、见效快等特点。但是，这些平台的价格均比较昂贵，和国外部分软件公司相比，我国还有一段漫长的路要走[4]。

3 CAD中的前沿技术

计算机辅助软件已经给人们的设计提供了很大的便利，并且自身也在不断的完善过程中，并且其将朝着以下几个方向发展。具体如下。

（1）图形交互技术。图形交互技术是一个直观的、智能化的工作界面，它能够开拓设计师的思路，让他们将精力集中到创造性工作中，为设计师提供了很大的便利。

（2）虚拟实现技术。虚拟实现技术在CAD中也开始使用，设计师能够在虚拟的世界中创造新产品，从人机工程学角度检查设计效果，能够直接模拟对象，检验操作是否更加符合人性化要求，了解机械模具包装设计时不同的零件是否发生干涉。基于虚拟样机的试验仿真分析，能够在正真的产品制造前及时了解并解决问题，降低产品的成本。

（3）三维打印技术。三维打印技术时快是速成形技术的一种，使用过程中是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印等方式来构造物体的技术。通常而言，三维打印的设计过程具体如下：先利用CAD或者动画建模软件进行有效的建模，然后将建成的三维模型进行分期，从而指导打印机进行打印。

结语

机械磨具包装设计在我国占据重要的地位，随着CAD技术的飞速发展，CAD在机械模具包装设计中广为使用，且取得了阶段性进展。但是，当前CAD在机械模具包装设计中尚存在一些不足。因此，相关企业应该协同其他技术，如网络技术、概念设计，面向机械磨具包装产品的整体，缩短设计周期，使得CAD技术能够在机械磨具设计中发挥更大的作用，促进我国机械模具设计能够更好、更快的发展。

参考文献

[1]李力，张科，程新平，等.利用UG有限元优化设计机械结构[J].CAD/CAM与制造业信息化，2012，（1）：99-101.

[2]杨朋军，王佳民，靳长权.基于UG/CAE环境下的惯性平台台体有限元分析[J].CAD/CAM与制造业信息化，2011，（11）：50-52.

[3]李秋娟，张兵.论CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的新发展[J].化学工程与装备，2010，（3）.

机械设计软件篇6

[关键词] 课程设计；三维模型设计；UG软件

[作者简介] 梁永江，柳州职业技术学院机电工程讲师，工学硕士，研究方向：机械设计与制造教学和设计，广西 柳州，545006

[中图分类号] G42 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2013）03-0079-0002

《机械设计基础课程设计》是高职院校机械专业设置的一项实训环节，是学生首次运用机械设计基础及其他先修课程的理论知识解决工程实际问题的实践。通过课程设计，学生可初步掌握简单机械装置的设计方法和步骤，可以了解机械设计的一般程序，熟悉和掌握机械设计的基本方法及步骤，学会查找和运用有关技术信息及资料，逐步培养创造性思维能力和增强独立、全面、科学的工程设计能力。

一、高职高专机械设计课程设计的现状

目前，高职院校机械类及近机械类专业课程设计一般采用减速器为设计对象，设计题目一般为单级直齿圆柱齿轮减速器。设计内容包括电动机选型、传动方案选择、v带传动设计、传动零件设计、强度校核、减速器箱体设计、螺栓连接选型、键连接选型、方式设计、附件设计等。设计的工作量为减速器装配图一张、齿轮和轴类零件工作图各一张、设计计算说明书一份。以往的教学方式也一直沿用传统的机械设计方法：计算、查资料、图板或Autocad绘图。整个过程要求学生思路清晰，基础知识尤其是二维制图读图基本功扎实，但由于高职高专的学生理论基础与综合能力相对较薄弱，设计计算、分析、绘图能力相对较差，很多学生在绘图的过程当中对基本的三视图关系解读困难，在工程制图时对设计中零部件内容，装配关系不了解，导致信心不足及后面的胡编乱造、抄袭、敷衍了事，达不到课程设计的最终目的。

二、在课程设计中使用三维设计软件的可行性和必要性

随着CAD/CAM 技术的飞速发展和日益普及，基于三维模型的设计已日益发展和成熟，高职高专近机类的专业，在开设机械设计课程及计算机辅助绘图的同时，也开设了三维软件如Pro/E、UG、Catia等课程。笔者多年来从事机械设计基础及三维设计软件教学，从多年的教学反馈来看，由于基于三维模型的设计相对直观，解决了令很大一部分学生读图识图的困难，学生学习的兴趣很高。从教学的效果来看，学生用三维软件进行课程设计是完全可行的。但由于课程设置和学时编排困难等原因造成机械设计与三维设计软件课程的教学始终没有有效地结合起来。一方面，学生在做课程设计时普遍感觉抽象，很多学生感觉困难甚至放弃，从而出现设计抄袭现象严重，教学效果甚微的情况。另一方面，学生学完三维软件后也没有有效地加以实践。因此，应将三维软件应用于机械设计的课程设计甚至是后期的毕业设计，可以在很大程度上提高高职高专学生对课程设计的积极性，实现课程设计的最终目的，也能将三维设计软件有效应用于机械设计，培养出能适应CAD/CAM 技术的飞速发展、适应企业新技术快速发展的高技能人才。

三、UG软件为机械设计基础课程设计提供的功能

（一）三维实体建模与修改

机械设计基础课程设计强调边计算、边修改、边画图的三边设计过程，画图与计算修改是互相补充，交叉进行的，一些零件的尺寸可以通过经验公式获得，但有一些零件的尺寸则需要通过画图、即装配后根据结构才能确定。如减速器箱体的结构设计中，因为箱体中大部分尺寸的确定都是和其他零件尤其是轴系零件安装定位的整体设计要求相关联的，很容易出现严重的设计错误却难以发现的情况，发现后修改也相当困难，有时甚至需要重新画图。

UG软件的装配建模是用于产品的模拟装配，支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。即在装配过程中可以直接建立和编缉组件，一边装配一边建立组件，可以及时发现设计中的问题并进行修改，所有修改直接反映到组件部件文件；也可以独立创建单个组件部件，然后添加到装配体中，一旦对组件部件进行了修改，所有引用该组件的装配体自动更新。这就为机械设计的边画图边修改的交叉进行提供了技术便利。

（二）装配与拆装动画

UG软件的装配爆炸图能将装配体中的组件沿指定的方向和距离偏离原来的实际装配位置，用来表达装配体中各组件的装配关系。此外，UG软件提供的装配序列可以使用户控制一个装配体的装配和拆卸顺序，并可以创建动画模拟组件的安装和拆卸过程。教师可以在指导设计过程当中应用装配爆炸图对减速器箱体中的零件装配关系进行很轻松的讲解，学生做完设计后也可以对成果进行装配演示，极大程度改变了传统的二维设计中学生不理解，教师不知如何教的现状。

（三）出具装配及零件的二维工程图

课程设计的难点是在装配图的绘制上，学生由于空间与平面的思维转换能力不足，不管是手工绘图还是Autocad绘图，常出现读图制图困难的情况。而UG软件的二维工程图纸可以由三维模型自动生成，且图纸严格地与三维模型相关，设计的三维模型有修改会及时反映到二维工程图中，辅助学生进行三维与二维之间的转换，从而也巩固和提高了学生的二维平面图的读图制图能力。

四、运用UG软件进行机械设计基础课程设计的实施办法和建议

教师在课程设计中所起的作用主要是引导，引导学生综合利用所学知识进行设计，教会学生查资料的方法，培养学生独立解决问题的能力及与其他小组成员协同合作的能力。减速器的零件设计中，很多零件是标准件，教师可以引导学生运用设计软件的外挂建立如螺栓螺母齿轮的三维模型，以减轻学生建立零件的负担，从而将更多的精力放在结构设计上。

机械设计基础课程设计最终要以一定的设计结果表现出来，传统的机械设计课程设计要求学生最终上交的设计结果材料包括设计说明书、一张减速器装配图和若干张零件图，设计成绩的评定多数是以只看图纸的方式，而运用UG软件辅助进行的课程设计最大的弊端与多数应用计算机辅助绘图一样，很容易发生学生之间互相抄袭的现象。所以，在设计时应适当进行分组，每组学生给定不同的数据。此外，设计成绩的评定方式，采用成果汇报及答辩、平时设计表现相结合的方式。答辩过程中师生间的相互交流是教师评定设计质量高低最有效的手段。通过答辩老师能够发现总结设计过程中所存在的问题，同时也是学生自我检验的最有效的方式，通过答辩锻炼了学生的语言组织和表达能力，有利于培养学生宏观地看待问题的能力和总结能力。

五、结 语

在CAD/CAM技术迅猛发展的形势下，高职高专的机械设计教学方式也要相应地进行改革与创新，在课程设计中运用现代设计方法，进一步开阔学生工程设计思路，提高学生工程设计水平与设计创新能力，能够很大程度地激发高职高专学生学习机械设计的兴趣，全方位提高机械设计课程设计的教学质量，培养出真正意义上的高技能技术人才。

[参考文献]

[1] 段成燕，刘喜平，等.基于应用型本科人才培养模式下机械设计基础课程设计教学的探讨[J].价值工程，2010，（29）.

[2] 彭宇辉.机械设计基础课程设计指导与简明手册[M].长沙：中南大学出版社，2009.

机械设计软件篇7

我国在2015年政府工作报告中提出实施“中国制造2025”的战略方针，加快了中国从制造大国转向制造强国。山东省十三五规划提出促进信息技术向制造业各环节渗透，将山东省建成全国重要的先进制造业基地。2016年，德州市出台的《关于抓大扶强加快工业转型发展的意见》提出了重点培植发展壮大智能装备制造、新能源等6个战略性新兴产业；壮大提升节能环保、空调设备、农业机械、食品制造、石油装备、车船零部件等10个特色优势产业。可见，从国家到地方经济发展与机械制造相关，制造业在国民经济中占有非常重要的地位。智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，如何培养适合国家经济发展的智能制造方面的创新性应用型本科机械类人才已成为高校机械类人才培养的重中之重。

UGNX软件是一个由西门子UGSPLM软件开发、集CAD/CAE/CAM于一体的产品生命周期管理软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一。德州学院机电工程学院于2014年获批教育部西门子公司产学合作专业综合改革项目，西门子公司授予本院NX软件使用权。现已在2014级机械本科班学生学完机械制图课程后开设了UGNX软件课程，并在其他年级进行了相应的软件培训，将UGNX系统有机融入并贯穿于四年的机械设计制造及其自动化专业的本科教学体系之中。

二、UGNX软件在机械专业理论教学中的应用

1、在机械制图教学中的应用

机械制图课程开设在大学一年级上学期，学生还没有开始机械方面的认识实习等实践教学。另外还受空间几何想象能力的影响，对机械制图中复杂机械零件的加工工艺、内部结构等接受起来比较困难。而UGNX软件中3D建模功能，可以让学生从创建基本体，按照零件的加工过程一步步的进行建模，使学生对机械零件的结构清楚的了解，并在此基础上利用所学主视图的选择方法，选择投影方向，先自己绘制三视图，然后利用软件的工程图的创建功能直接生成三视图进行对比。这样可提高学生的分析能力，又能激发学生进一步学习UGNX软件的兴趣。在讲解装配图绘制时，可利用UGNX软件的隐藏零件功能，可以让学生能够清晰的看清装配体的内部结构，然后利用软件动态演示功能演示装配体的各个零部件的装配过程，使学生能够形象直观的看到各个零件之间的相对安装位置和装配关系，为绘制装配图做好前期准备工作。

2、在机械原理和机械设计课程中的应用

机械原理和机械设计课程主要培养常用机械的设计、运动及动力学分析；通用机械零件的设计原理、方法，具有设计一般简单机械的能力；二者都是培养学生学习能力，分析设计能力、创新能力等综合能力。

目前机械原理和机械设计教材中的机械结构分析、运动分析、常用机械及通用零件和通用装置的介绍理论性比较强，主要工作原理部分大都以二维图形展示，学生学习接受起来比较困难。而在教授这两门课之前学生刚学习了UGNX软件，对UGNX软件的基本操作已经比较熟练。因此，教师在教授这两门课程时穿插着UGNX软件的应用。如讲解到连杆结构、齿轮结构和凸轮结构时，课前给出一些参数，要求学生绘制三维实体模型，然后在此基础上，授课时教师利用UGNX软件，对要讲解的结构进行运动仿真、运动的速度、加速度进行分析，使学生掌握除了教材上的作图法进行运动分析之外，利用软件进行结构更精确、更方便的分析方法。然后课下给出相关题目让学生对一些常用机械装置进行运动仿真和运动分析，既能让学生轻松掌握教材上的理论知识，又能将所学UGNX软件进一步深化其应用，同时激发学生的学习热情。在机械设计中讲解零件如键、螺栓、螺柱、滚动轴承等标准零件的结构和工作原理时，可用UGNX软件快速建立所需标准件的三维实体模型，使学生更能形象直观的掌握通用零件和标准零件的结构，提高学生利用三维实体软件分析问题以及解决问题的能力。在讲授齿轮传动的设计部分内容时，先给学生讲解设计理论、设计步骤和方法，齿轮的强度校核部分公式多、计算量大，可在讲授时用UGNX软件的强度分析功能让学生进行齿轮的强度校核，提高了计算的准确度和设计效率。

三、UGNX软件在机械专业实践教学中的应用

1、在机械设计课程设计中的应用

本校机械专业的机械设计课程原来使用传统设计模式，即采用手工绘图或采用CAD绘图。在实践教学过程中，发现学生的设计计算精确度不高，绘图水平较差，最终导致学生的整体设计结果质量不高。同时传统的课程设计题目主要是二级减速器的设计，达不到应用型创新型人才培养的要求，不利于学生工程实践能力的培养。因此在2013级机械本科班课程设计中提倡综合性设计；引导学生自主设计，学生自选了跑步机的设计、切面机的设计等设计题目。指导教师主要把握题目的可行性和对设计过程进行监控。学生先设计出多个机械传动方案，通过对不同方案进行分析确定出最优设计方案，提高了学生的学习主动性及工程实践能力。然后要求学生将UGNX软件应用于机械设计课程的设计计算和实体建模中。利用UGNX软件，在软件中完成所有零件建模，进行整体装配，若出现结构问题及时进行修改计算，之后完成整个装置的实体造型，没有问题后最终生成二维工程图。最后安排了课程设计答辩，通过设计答辩的方式对课程设计进行评价。这样既能增强学生使用三维软件的能力，又可提高设计效率和设计质量。

2、在毕业设计中的应用

本校对2012级机械本科班的学生进行了UGNX软件的培训，在其毕业设计中学生确定了《基于UGNX的3D打印机的研发》、《基于UG的拧扣机小车设计》、《基于UG的秸秆成型机设计》等与UGNX软件相关的毕业设计课题。要求学生在做课题时使用UGNX完成机械装置的三维模型设计和运动仿真、运动分析，并绘制出符合国标规定的主要零件的二维零件图、二维整体装配图。有能力的学生还可以对主要受力零件进行有限元分析。在毕业设计答辩时给答辩老师进行主要零部件和整体机械的三维实体造型和运动仿真的演示操作，并能回答答辩老师的相关提问。通过毕业设计将学生所学的机械专业课程的理论知识同UGNX软件相结合，既提高了学生的毕业设计质量，又将UGNX软件的设计、分析和制造进行综合应用，提高了学生的综合专业理论素质。

四、结论

机械设计软件篇8

[关键词] 机械电子； 软起动装置； 控制系统

1 机械电子式软起动装置技术发展及现状

同世界上发达国家相比，我国的机械电子式软起动装置产业综合指标比较差，比如生产效率低，铸件质量差，技术水平落后等。这些因素导致了我国的机械电子式软起动装置产业满足不了各行业的日益需求，现在许多企业还是严重依赖进口。随着改革开放的不断深入，市场经济的不断发展，我国的机械电子式软起动装置控制系统正面临着激烈的国际竞争，同时也面临着不容错过的发展机遇。随着中国国力的增强，中国成为新的世界制造工厂，大量的机械电子式软起动装置设备生产商移入大陆，必将对中国的机械电子式软起动装置控制系统产生巨大的冲击。只有加大资金和技术投入，注重高技术人才的培养，重视对老产品的更新换代和新产品的创新，我国才能赶超国外先进水平，制造出品质一流的机械电子式软起动装置控制系统。

现在软起动装置技术的发展主要有如下方面的表现：电子计算机的作用在机械电子式软起动装置生产过程中越来越被凸显；机械电子式软起动装置控制系统向大型化、智能化、节能化方向发展；高科技手段的应用使机械电子式软起动装置工艺快速变革；提升机械电子式软起动装置模具的品质等方面。随着虚拟样机技术和有限元技术在机械电子式软起动装置控制系统的进一步应用，机械电子式软起动装置控制系统的设计研发周期变短，成本降低，其可靠性和使用寿命不断提高，为机械电子式软起动装置控制系统的发展提供了可靠保证。而国内对这些新技术的应用还处于起始阶段，大多数企业还是利用传统设计方法，费时又费力。

虚拟样机技术作为 CAE 技术的一个重要分支，具有以下的特点：1）实现在整个系统层面上模拟设计产品的样貌、功用及其他方面的内容；2）可以实现虚拟设计验证及测试，减少在物理样机的试验次数；3）能够反复试验设计方案和修改虚拟样机模型，最终获得产品的最优化解决方案；4）涉及产品的整个生命周期，能够随着产品生命周期的演进，其自身也处于不断丰富和完善的过程；5）与传统设计方法相比，虚拟样机技术可以综合各领域协同工作，使得整体设计更为详细和周全，对提高产品质量有很重大的意义；6）有效地缩短产品研发周期，降低设计成本，促使产品快速更新换代，提升产品竞争力。

为了消除国产机械电子式软起动装置控制系统存在的诸多缺陷，以达到改善机械电子式软起动装置控制系统的可靠性和整体性能的目的，我们依靠计算机辅助工程技术来解决这些问题。利用虚拟样机技术和有限元技术，可以掌握机械电子式软起动装置控制系统的各部件运动情况，保证机械电子式软起动装置控制系统运行的平稳性；评价机械电子式软起动装置控制系统的静强度、动强度，验证机械电子式软起动装置控制系统的可靠性；了解机械电子式软起动装置控制系统的动态特性，掌握其固有属性，为减少振动和噪声提供依据；对机械电子式软起动装置控制系统的合模机构进行结构优化设计，提高机械电子式软起动装置控制系统的扩力系数，达到减少油耗、缩小合模油缸内径尺寸、降低液压泵的设计功率等目的。

2 高强机械电子式软起动装置其控制系统发展

20 世纪 60 年代以后，由于各种技术的发展和进步，自动化机械电子式软起动装置控制系统日益改进和完善。20世纪 90 年代，东芝机械开发出了基于计算机控制的自动化机械电子式软起动装置控制系统。随着近几十年来技术的进步和革新，又相继出现了真空机械电子式软起动装置设备、挤压机械电子式软起动装置设备、半固态机械电子式软起动装置设备等先进的机械电子式软起动装置控制系统械。随着机械电子式软起动装置工艺技术的多样化发展，机械电子式软起动装置控制系统产品也逐步多样化以适应市场的需求。随着机械电子式软起动装置技术理论的逐渐提高，对机械电子式软起动装置过程的分析也逐步系统化、理论化，同时机械电子式软起动装置控制系统总体设计及可靠性水平也相应提高。目前，国外发达国家已经有能力生产大型、超大型的机械电子式软起动装置控制系统，压射系统采用实时控制，整机的具有很强的柔性且自动化水平很高。而且国外机械电子式软起动装置控制系统的总体结构设计先进，可靠性高，品种规格全，配套能力好，高新技术应用快速。这些都得益于 CAD/CAM/CAE 技术，特别是有限元技术和虚拟样机技术在机械电子式软起动装置工业的广泛应用。

目前，日本、德国、美国等国家的机械电子式软起动装置控制系统占据了全球大部分市场份额，其机械电子式软起动装置控制系统小巧、可靠、节能，这些都得益于虚拟样机技术。虚拟样机技术的应用大大提升了产品的核心竞争力，给制造商和企业创造了巨大的经济效益。随着全球经济一体化的进一步加深，我国脆弱的机械电子式软起动装置产业面临不小的挑战，我国要抓住机遇，迎难而上，赶超先进，实现机械电子式软起动装置产业的振兴。

我国虚拟样机技术发展还很落后，运用到实际中的还比较少。在机械电子式软起动装置控制系统概念设计的同时，进行静态、动态分析，随着设计图纸的一步完善，结构模型也进一步细化，使分析计算的结果更趋于准确。这样，在最终图纸完备后，就能使机械电子式软起动装置控制系统的强度、抗冲击性能、疲劳寿命指标得到控制，大大地减少了样件的制作和试验时间。国内机械电子式软起动装置控制系统企业必须尽快走向自主开发创新，通过机械电子式软起动装置控制系统企业与高校、科研院所的紧密结合、掌握先进设计、制造、测试技术，建立多层次的产品开发体系和高水平的机械电子式软起动装置控制系统共性技术研究、实验、开发平台。这不仅是世界机械电子式软起动装置控制系统技术先进国家的成功经验，也是我国机械电子式软起动装置控制系统工业走向自主创新开发的必由之路。

3 机械电子式软起动控制系统的设计

软起动装置系统机构是由多个构件组成的，相互连接的构件间存在着一定的约束关系。要模拟软起动装置机构真实的运动情况，就需要根据实际情况把各构件之间的约束抽象出来，并在构件间定义运动副，其次还要添加驱动或载荷使装置机构能够运动起来。从本质上讲，驱动也是一种约束，驱动是约束构件依照确定规律运动，而运动副相连的构件是相对静止不动的，系统基于运动副建立的约束方程的自由度个数等于 0，而基于驱动建立的约束方程的自由度个数等于驱动个数。对导入的模型构件进行编辑，添加运动副约束，驱动及载荷。使得机械电子式软起动控制系统的虚拟样机模型的运动和受力情况与实际情况相符。

3.1 控制系统硬件设计

根据带式输送机对工作环境及控制过程的要求，该系统选用高可靠性、高性能的可编程控制器为控制核心，对由现场检测到的参数进行分析处理，进而按用户的要求进行相应的控制；微型计算机作为上位机，通过与可编程控制器的通迅实现对现场参数的动态跟踪、动态分析与管理；传感器作为现场参数检测元件，实现对现场技术参数的采集；机械软启动装置为具体的实现机构。

3.2 控制系统软件设计

机械电子式软启动控制系统采用现代国际领先的控制技术，它以可靠性很强的可编程控制器为核心，以计算机为上位机，对整个系统进行控制。优化设计以数学、力学、计算机科学等为基础，是多学科相互作用的结果，具有相当的难度和复杂性。以最低的设计成本换取最好的结果是优化设计的目标，这就必须考虑这两个问题：（1）把工程实际问题理论化，从实际问题中提炼出数学模型。特别是设计变量、目标函数、约束条件的确定；（2）求得提炼数学模型的最优解，即最小值或最大值问题。这个要通过适当的算法来实现。随着 CAE 技术与优化设计的深入融合，CAE优化已逐步取代传统以手工计算的方式，极大提高了优化效率和精度。

1）参数化建模：利用 CAE 软件将产品设计模型参数化，即浮动的设计值来代替模型的具体参数，这样在可以寻求最优的设计参数。

2）求解：在参数化的模型上施加约束及载荷，选择求解器里合适的算法求解。

3）后处理：取出状态变量和目标函数并进行必要的数学处理，以供下一步利用。

4）优化参数评价：优化求解器判定目标函数是否达到理想值，如果达到理想值，就退出循环寻优的过程，否则，返回到开始并重新进行循环计算。

4 结束语

机械电子式软启动装置控制系统的开发从用户的需求出发，从不同的侧面反映用户对控制系统的要求。它不仅能很好的解决软启动问题，其投资小、维护简单的特点也赢得广大用的关注，所以必将达到越来越广泛的应用。

[参考文献]

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[3] 张维民，卢军民，杨玉敏.机械电子结合软启动装置设计[J].机械设计与制造，2009，（2）.

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