文档介绍：基于 Proe 的齿轮建模研究 1 绪论 计算机辅助设计(CAD) 的研究现状及发展趋势 CAD 技术简介 CAD 技术是随着电子技术和计算机技术的发展而逐步发展起来的,它具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形、工程数据库管理和生成设计文件等功能。进二十年来, 由于计算机硬件性能的不断提高, CAD 技术有了大规模的发展。目前 CAD 计算已经应用于许多行业, 如机械、汽车、飞机、船舶、电子、轻工、建筑、化工、纺织及服装等。 CAD 技术应用于机械类产品设计的比例最大,机械 CAD 在整个工程 CAD 中占有比较重要的位置。 CAD 软件现状、主要分类,及各自的主要特色 CAD 是工程技术人员以计算机为工具,对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。根据模型的不同, CAD 系统一般可分为二维 CAD 系统和三维 CAD 系统: 二维 CAD 系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合,所依赖的数学模型是几何模型[1] 。目前使用最多的是 Autodesk 公司的 AutoCAD 软件。三维 CAD 系统的核心是产品的三维模型,这种三维模型包含了更多的实际结构特征,使用户在采用三维 CAD 造型工具进行产品结构设计时, 更能反映时间产品的构造或加工制造过程。目前使用最多的有 PTC 公司的 Pro ∕ Engineer 软件; EDS 公司的 UGH 软件; Solidworks 公司的 Solidworks 软件; UG 公司的 SolidEdge 软件。根据产品结构,生产方式和组织管理形式不同,企业对 CAD 软件的功能又有四方面不同需求: 一、计算机二维绘图功能: “甩掉图板”把科技人员从繁琐的手工绘图中解放出来,其是 CAD 应用的主要目标,也是 CAD 技术的最主要功能。二、计算机辅助工艺设计(CAPP) 功能:进行工艺设计,工艺设计任务管理,材料定额管量等功能,实现工艺过程标化,保证获得高质量的工艺规程,提高企业工艺编制的效率和标准化。三、三维设计,装配设计,曲面设计,钣金设计,有限元设计,机构运动仿真,注塑分析,数控加工等三维 CAD , CAM 功能,可以解决企业的三维设计,虚拟设计与装配,机构运动分析,应力应变分析,钣金件的展开和排样等困难,使企业走向真正的 CAD 设计。四、产品数据管理 PDM 。复杂产品的设计和开发,不仅要考虑产品设计开发结果。而且必须考虑产品设计开发过程的管量与控制. 管量产品生命周期的所有数据( 包括图纸技术文档) 以及产品开发的工艺过程,使 CAD 、 CAPP 、 CAM 等系统实现的数据共享,使产品设计工作规范化保持一致性,保证图纸,工艺卡,加工代码,技术资料等的安全性。 CAD 发展方向当前工业企业正面临着市场全球化、制造国际化和品种需求多样化的新挑战,各企业间围绕着时间、质量和成本的竞争越来越激烈。由此出现了一系列先进制造技术、系统和新的生产管理方法。如并行工程、及时生产、精良生产、敏捷制造和虚拟现实技术等, 所有这些先进制造技术和系统都与 CAD 系统的发展与应用密切相关。目前 CAD 系统的发展趋势主要体现在以下几方面[2] : CAD 系统应用面向产品的全过程:在产品的全过程中,、质量、进度及甩户需求。 CAD 系统应充分考虑产品的继承性: 在产品的更新换代过程中, 。 1) 在用 CAD 系统进行新产品成品的开发设计时,只需对其中极少部分零部件进行重新设计和制造. 即可得到全新的产品。 2) 对于类似零件, 当采用特征建模法完成新零件设计后, 并当类似的零件变型不断出现时, 应自动将零件功能特征模型转为典型零件模型。这不仅大大缩短了产品开发周期, 节约了研制成本, 还提高了产品的标准化程度。保证了产品的一次成熟性和一次成功性。 CAD 系统应满足并行设计的要求:并行工程的关键是用并行设计方法代替串行设计方法。产品在设计过程中可以容易地被分解为不同的模块, 分别由不同设计人员分工进行设计. 然后通过计算机网络进行组装和集成。在产品的开发过程中, 使开发组成员易于实现半结构化通信. 同时不同的设计层具有不同的管理使用权限。对产品建立统一的数据模型后进行动态管理。 CAD 系统应满足灵活的虚拟现实技术:设计人员可在虚拟现实中创造新的产品模型。并检查设计效果, 可以及早看到新产品的外形, 以便从多方面观察和评审所设计的产品: 可以运用虚拟工具任意改变产品的外形而无需耗费材料及占用加