范盈圻

（重慶人文科技學院,重慶 401524）

在機械設計過程中，積極開展創(chuàng)新性的設計，對于產(chǎn)品競爭力的提升具有積極的作用，機械產(chǎn)品設計階段對于產(chǎn)品的維護性、成本、質量、結構、性能等都具有直接的影響，機械創(chuàng)新設計是一項非常復雜的工作，對于設計質量與設計效率都具有較高的要求，這就需要具有強有力的設計工具作為支持，因此，CAD技術在機械創(chuàng)新設計工作具有廣泛的應用，本文就主要探討機械創(chuàng)新設計過程中的常用CAD設計方法。

1 支持功能設計的CAD方法

功能設計過程實質上是一個功能分解的過程，在對功能實施分解的過程中，能夠對所設計的機械產(chǎn)品有一個清晰的認識，對于支持功能設計的CAD方法的最基本的要求就是要具有抽象化與具體化，功能分解主要有邏輯思維與直覺思維兩種思維模式，分解的本身就是一個邏輯思維推理的過程，通過分解能夠促使復雜的功能應用簡單的子功能分解完成。在該方法中，首先需要對機械功能有一個正確的認識，機械功能主要表現(xiàn)為兩方面的內容，一方面反映了產(chǎn)品所要處理的物質對象，另一方面反映了所要處理的內容。在實際的功能設計過程中，功能對象體現(xiàn)為電壓、水、電能等一些具體的客觀物質。

將硬幣包卷機的功能設計過程作為實例進行分析，那么，基于CAD的機械功能設計方法的設計步驟主要表現(xiàn)為：

（1）依據(jù)相關設計要求自動生成或者是輸入硬幣包卷機的主功能；

（2）對排列硬幣的功能實施分解，分解為：存放硬幣、輸送硬幣與碼摞硬幣；

（3）對包卷硬幣的功能實施分解，分解為：存放紙、送紙、切紙與包卷硬幣用紙；

（4）對統(tǒng)計硬幣的主功能不實施分解，在功能辨識工作結束之后，在通過功能完整性檢查之后，應用計算機開展功能抽象，將功能模型葉結點映射為基本的機械功能。

2 支持概念設計的CAD方法

支持概念設計的CAD方法的基本思想是：從已有的設計實例或者是設計知識中發(fā)現(xiàn)與組合出能夠實現(xiàn)功能要求的設計方案，所發(fā)現(xiàn)的方法是以功能為前提的，然后在一定的抽象層上通過類比的方式獲得結果，所發(fā)現(xiàn)的資源是已有的設計實例或者是設計知識，然后將其結構與行為應用定性的方式進行描述，將其分別表示在概念模型與行為模型中，設計者可以對所發(fā)現(xiàn)的設計方案實施更改、變異、決策與評價。概念設計的過程主要表現(xiàn)為：

（1）依據(jù)功能設計結果與設計要求，建立起產(chǎn)品分功能的邏輯結構；

（2）應用各種創(chuàng)造性的方法尋找能夠實現(xiàn)各個產(chǎn)品分功能的原理方案；

（3）對各個分功能的實現(xiàn)原理進行合理組合，最終得到整個產(chǎn)品設計的設計方案。

3 支持結構設計的CAD方法

在開展概念設計的過程中，將機械產(chǎn)品的原理行為及原理結構予以了確定，但是這只是一個概念化的結構，是對產(chǎn)品的結構開展整體上的定性的描述，開展結構設計的主要內容就是要在概念設計結構框架的基礎上，應用各種設計方法，將其轉變?yōu)楫a(chǎn)品精確的結構定義，在應用CAD方法開展機械創(chuàng)新設計的過程中，其結構設計通常表現(xiàn)為三個階段：在依據(jù)設計原理確定結構方案之后，綜合考慮人機工程、裝配、性能等方面的要求，將相關的原理方案細化為產(chǎn)品的裝配模型，然后再考慮機械產(chǎn)品的制造要求、設計要求等的情況下，基于裝配模型開展機械零件的詳細設計。該過程是一個從抽象到具體、從整體到個體、從粗略到精確的自頂向下的過程。

結構設計包含有概念模型定義、特征與幾何模型生成兩個部分，其具體的設計步驟主要表現(xiàn)為：

（1）在設計對象屬性類型庫中選擇屬性類型；

（2）依據(jù)設計要求定義相應的抽象層次屬性值；

（3）開展系統(tǒng)概念模型的更新，并結合相應的規(guī)則開展概念模型的推理，然后在可能的情況下開展特征與幾何模型的生成與更新。

4 基于約束的參數(shù)化設計方法

在CAD系統(tǒng)中，要想有效實現(xiàn)集成化、柔性、智能與并行的CAD系統(tǒng)，其中一項非常核心的技術就是基于約束的參數(shù)化設計，該種設計方法的主要目的是應用幾何約束來進行產(chǎn)品幾何模型的表達，通過定義一組參數(shù)，對設計結果進行控制，以便于在設計模型的修改過程中，能夠通過參數(shù)與約束的調整來實現(xiàn)。基于約束的參數(shù)化設計方法通常有這樣幾種：基于造型操作的構造方法、基于規(guī)則推理的方法與基于變分幾何的代數(shù)方法。

5 基于數(shù)據(jù)融合理論的設計評價模型

在開展機械創(chuàng)新設計的過程中，也是一個實時的對設計結構開展多視角評價的過程，數(shù)據(jù)融合技術是一種信息處理技術，其能夠對信息開展多方面、多層次的處理，對多源數(shù)據(jù)實施組合、估計相關、結合于檢測，以便于實現(xiàn)精確的身份估計與狀態(tài)估計，從而保證能夠及時的開展威脅估計與態(tài)勢評估?；跀?shù)據(jù)融合理論的機械創(chuàng)新設計評價是從產(chǎn)品的生命周期出發(fā)，在對已有的設計信息開展分析的基礎上，完成當前設計合理性綜合認定的過程中，在該過程中涉及評價指標體系、指標選擇、確定和評價過程等幾個方面。在實際的設計評價工作中，優(yōu)于設計評價具有多視角與全面性的特點，這使得評價指標也表現(xiàn)出多樣性的特點，為了能夠對各種評價指標實施有效的組織，可以將評價指標分為：準則層、指標層、目標層幾個層次來進行描述。

6 結束語

在機械設計過程中，CAD是一種應用非常廣泛的設計工具，在機械創(chuàng)新設計過程中，CAD技術能夠為其創(chuàng)新設計工作的開展提供有力支持，本文就主要對機械創(chuàng)新設計需求下，幾種常用的CAD設計方法進行了簡單分析。

[1]王明春.滿足機械創(chuàng)新需求下的CAD設計方法淺析[J].中國科技信息,2013(24).

[2]賴家美,劉國亮,黃興元,柳和生.計算機輔助的機械創(chuàng)新設計綜合實驗教學改革探索[J]. 教學研究,2012(03).