先进制造教程第2章课件.ppt

产品规划--需求分析、市场预测、可行性分析、总体参数、制约条件和设计要求； 方案设计--功能原理设计，确定原理方案； 技术设计--将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构； 施工设计--指工程图绘制，工艺文件编写，说明书编写等。 分析--明确设计任务本质； 综合--综合各种因素，探求解决方案； 评价--对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进； 决策--确定最佳的设计方案 计算机的支持和参与 利用计算机信息存储、逻辑推理、长时间重复工作、快速精确的计算等能力和特长，提高产品设计效率和质量； 设计者的主导作用 计算机不可能完全取代人进行设计作业； 主要辅助完成技术设计 不可能也没有必要涉及产品设计的所有环节。 线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表结构； 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构； 实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信息，有扫描表示法、边界表示法、构造实体几何法等结构形式； 特征造型：以具有工程语义的各类特征来定义描述形体的方法，便于CAD/CAM技术的集成。 单一数据库：与设计相关数据来自同一数据库，实现产品相关性设计，提高设计质量，缩短开发周期。 相关性设计：任何设计改动，都将及时反映到其它相关环节上。如：零件图-产品装配图-零件数控程序-二维工程图；左视图-主视图-俯视图-三维实体模型； CAD与CAX集成涉及建模技术、工程数据管理、数据交换接口等技术。包括如下集成： ① CAD/CAE/CAPP/CAM--工程设计领域集成； ② CAD/ERP--与管理系统集成； ③?异地、异构系统企业间CAD集成，如全球化设计、虚拟设计、虚拟制造及虚拟企业等。 计算机辅助产品的概念设计 难题：建模和推理 计算机支持的协同设计 难题：信息实时可靠交换；异构环境下可靠运行；通讯方法与手段 海量信息处理 存储、管理和检索技术 智能CAD技术：将人工智能技术与CAD技术融为一体，难题：解决人类思维模型建立和表达 CAD与虚拟现实（VR）技术的集成 VR向设计者提供视觉、听觉、触觉等直观、自然、实时的感知，目前VR所需软硬件价格昂贵，技术开发难度大 计算机安全 技术必威体育官网网址，防病毒感染 2.3 现代设计方法 2.3.1优化设计 最优化设计是借助最优化数值计算方法和计算机技术，求取工程问题的最优设计方案。 即：进行最优化设计时，首先必须将实际问题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的数学模型，然后选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上运算求解，得到一组最佳的设计参数。 1）优化设计的数学模型 实例1： 有一块边长为6m的正方形铝板，四角各裁去一个小的方块，做成一个无盖的盒子。试确定裁去的四个小方块的边长，以使做成的盒子具有最大的容积。 解：设裁去的四个小方块的边长为x，则盒子的容积可表示成x的函数 f(x)＝x(6-2x)2 于是，上述问题可描述为 变量 x—设计变量 f(x)＝x(6-2x)2—目标函数 g(x)＝x0 —约束条件 使函数 f(x)＝x(6-2x)2 极大化 即对 f(x)= 6x-2x3 求导 f’(x)=1-x2=0 得出：x=1, -1 ∵ x0 ∴ x=1 为所求解。 数学模型的一般形式 实例可以看出，优化设计的数学模型由设计变量、目标函数和约束条件三部分组成，可写成以下统一形式： 求变量x1,x2, …..,xn 使极小化函数f(x1,x2, …..,xn) 满足约束条件 gu(x1,x2,…..,xn)≤0 (u=1,2,…m) hv(x1,x2,…..,xn)=0 (v=1,2,…p) 2）优化方法的分类 按目标函数数量：单目标优化和多目标优化 按设计变量数量(n)： n=2-10 小型优化 n=10-50 中型优化 n50 大型优化 按约束条件： 无约束优化和有约束优化； 求解方法： 准则法、数学规划法 线性规划、非线性规划和动态规划。 设计对象的分析 设计变量和设计约束条件的确定 目标函数的建立、 合适的优化计算方法的选择 优化结果分析 4)优化设计举例 如图对称两杆桁架： 2P＝300KN，2L＝1500mm，H＝900mm， E＝2.1×105N/mm，ρ ＝7.85×103Kg/m3， σs＝350N/mm2，D＝25-60mm、B＝3-8mm。 求解：