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* * 第14章 计算机辅助机械设计 14.1 CAD简介 14.2 CAD系统的硬件分类 14.3 典型机械零件的程序设计 1.主要内容 CAD的概念、应用及发展，CAD技术在机械设计领域中应用的基础知识、设计零件的一般步骤 2.重点、难点提示 充分认识CAD技术在机械设计领域中的应用和发展，掌握CAD设计的基本方法 本章知识导读 14.1.1 CAD技术发展概况 计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）技术是电子信息技术的一个重要组成部分 这一新兴学科能充分运用计算机高速运算和快速绘图的强大功能为工程设计及产品设计服务，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸 它把计算机所具有的运算快、计算精度高、有记忆、逻辑判断、图形显示以及绘图等特殊功能与人们的经验、智慧和创造力结合起来，从而减轻设计人员的体力劳动，提高设计质量，缩短设计周期 14.1 CAD简介 CAD系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础;软件系统是计算机辅助设计技术的核心，它决定了系统所具有的功能。硬件和软件的组合形成了CAD系统。 14.1.2 CAD系统的组成 CAD系统的硬件一般由计算机主机、常用外围设备、图形输入设备和图形输出设备组成。图形输入和输出设备种类很多，可根据需要进行选配 1.CAD系统硬件的基本组成 软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件三个层次 系统软件对计算机资源进行自动管理和控制，它处于整个软件的核心内层，主要包括操作系统和数据通信系统等 支撑软件是帮助人们高效率开发应用软件的软件工具系统，亦称为软件开发工具 应用软件是用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件和支撑软件，自行编制的用于解决各种实际问题的程序 2.CAD系统软件的组成 1.主机系统（Mainframe-based system） 这种系统一般以大型机为主机，集中配备某些公司的外部设备，如绘图机、打印机、磁带机等，同时接出许多用户工作站及字符终端 14.2 CAD系统的硬件分类 主机系统 这种系统与上图所示的主机系统在形式上非常类似，只不过用小型机或超小型机代替主机，用户工作站数量较少，一般在4～6个。这种小型机大都具有32位字长，操作系统采用虚拟存储技术，成本低、体积小，便于操作使用。后来用超小型机在速度、精度、存储、计算能力等方面完全满足了复杂CAD/CAM的要求 2.小型机系统（Minicomputer-based system） 一个微型机系统的构成，一般每台微型机只配一个图形终端，以保证对操作命令的快速响应 3.微型机系统（Microcomputer-based system） 微型机系统 这种系统设计遵循这样一种思想: 一个工程师可以使用一台计算机，也可以使用所有的计算机 前半句话意味着摒弃了多用户分时系统的结构，后半句话意味着采用网络技术，由于系统的单用户性质，保证了优良的时间响应，提高了用户的工作效率 系统的另一个特色是工作站本身具有强大的分布式计算功能，能够支持复杂的CAD作业和多任务进程。但由于硬件技术的飞速发展，使工作站与微型机系统的界限变得模糊了 4.工作站系统（Workstation-basedystem） 14.3.1 机械零件程序设计的一般步骤 （1）建立数学模型:一般机械零件基本都有现成的数学模型，但对没有数学模型的则首先要建立正确的数学模型 （2）设计程序框图:程序框图根据手工计算的步骤来设计 （3）用高级语言编制程序:根据程序框图来编程 （4）程序调试:程序编好后，先仔细检查源程序，然后将其输入计算机进行试算，再对程序适用范围的边界、转折点进行试算，要求与手算结果完全吻合 14.3 典型机械零件的程序设计 14.3.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的程序设计 1.程序编制任务和说明 （1）已知条件:传递功率P、传动比i、小齿轮转速n1 、原动机工作情况和工作机械的载荷特性 （2）可选齿轮材料:45钢正火、45钢调质、40Cr调质、35SiMn调质四种牌号 （3）模数和齿数:标准模数m按GB1357—1987第一系列选择，取2～50mm。小齿轮齿数z1 =20～30，共输出11种参数不同的方案，可根据实际需要选择 （4）设计准则:按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核 （5）设计要求:双向传动的单级外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮闭式软齿面传动的设计计算 *