第三章计算机辅助产品设计.ppt

第三章 计算机辅助产品设计 教学目的： 1 了解CAD的设计过程、辅助概念设计 2 掌握CAD的参数化设计、模块化设计 3 掌握可视化技术的图形变换 一 计算机辅助设计过程概述 1 设计：根据产品和生活的需要，通过思维、规划、分析和决策过程，最终把设想变为现实的技术方案。 设计的本质：创新 设计的目的：寻求满足用户需求的最佳方案。 2 设计方法学：研究产品设计规律和方法的一门学科。 设计方法：理论分析 数值求解 性能仿真 现代设计方法学：辅助设计、优化设计、有限元分析、 可靠性设计。 3 计算机辅助设计：利用计算机为主要技术手段，对产品整个过程中的信息进行分析和处理，生成和运用各种数学信息和图形信息进行产品的设计。 4 产品设计过程 5 设计任务分类： ①功能设计 ②布局设计 ③参数设计 ④公差设计 二 计算机辅助概念设计 1 内涵 概念产品：对设计目标的第一次结构化的、基本的、粗略的但却是全面的展示。（设计自由度大、最复杂、最重要、最有决定意义） 概念设计完成60—70%的产品设计，占20—30%的成本和时间。 2 概念设计的关键技术 ①原理方案设计技术 ②概念设计建模技术 ③设计创新技术 ④并行和协同概念设计技术 3 基于知识的产品创新方案 知识—手册、技能、经验、原理、规范等已有知识。 知识工程（KE） 产品设计分类与创新分类： ①渐进性产品创新 ②根本性产品创新 基于功能分解与重组的创新方法 步骤：功能分类、功能分析、功能综合、功能评价 4 产品概念设计中的美学设计 适应使用者的美学感觉、人体工程设计。 方案：考虑产品的造型、质感、色彩等 色彩渲染、光照处理等技术。 三 参数化和模块化设计 —探索以继承为基础的快速设计方法、原理和规范。 1 概念 参数化设计：设计图形拓扑关系不变，尺寸形状由一组参数进行约束，参数与图形的控制尺寸显式对应，即不同参数值驱动产生不同大小的几何图形。 变量化设计：设计图形包括拓扑关系，设计结果受到一组约束方程的控制和驱动，其图形修改的自由度不仅是尺寸形状参数。 模块化设计：在对产品功能分析的基础上，划分并设计一系列相对通用的功能模块。通过功能模块的选择与组合可构成不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品。 2 参数化设计实现方法 ①建立模型过程中，直接将参数序列定义其中。 ②绘制草图，然后再加约束、定义参数。 ③对定型、常用的产品图形，将模型建成参数化图素。 4 模块化设计方法 模块化 ①新产品的模块化设计 分类： ②变型产品的模块化设计 ③现有产品的模块化设计 四 可视化技术 —将产品的结构信息、科学计算、实验数据等表现为人的视觉可以感受的计算机图像。 包括：图形生成技术与算法、图像变换技术、真实感图形显示技术、科学计算的可视化技术、虚拟现实技术等。 2 图形变换技术 1）窗口、视区变换 结论： ①视区不变，窗口放大或缩小时，显示的图形会有伸缩变化。 ②窗口不变，视区放大或缩小时，显示的图形会有伸缩变化 ③视区纵横比不等于窗口纵横比时，显示的图形会有伸缩变化 ④窗口与视区大小相同，坐标原点也相同时，显示的图形不变。 2）二维图形的几何变换 P’=P*M M—变换矩阵，3*3阶 复合变换 例： 3）三维图形的几何变换 M为4*4阶矩阵 4）三视图的形成 主视图：Y坐标比例因子取零。 3 真实感图形显示技术 技术：轴测图、透视图、消隐技术、光照技术、材质处理等。 1）轴测图 物体 绕Y轴转Θ角 绕X轴转Φ角 向XOY平面投影 3）消隐技术 关键：判断线、面的遮挡，可见与否的检验。 方法：重叠性检查、包含性检查、深度检查、可见性检查。 4）光照处理技术 光照射到物体表面：一部分被吸收;