第1章 CAD理论基础及应用第一次课.docx

1、第1章 CAD理论基础及应用第一次课计算机辅助机械工程引 言一、 课程性质限选课： “计算机辅助机械工程”MCAE课程的范畴。二、 课程成绩考试成绩：一是平时成绩（上机作业平时点名；）二是课程考试（基础性、知识性、思路性的考试）。成绩比例分配大约平时占60%，考试占40%。三、讲课内容本课程包括两大内容：CAD理论基础部分和计算机辅助机械工程的几个实用高级软件。包括三种软件：（AutoCAD 2005大家已学习本次课程不讲）；Pro/ Engineer ( 高级设计制造软件)；Pro/ Engineer CAM技术（数控加工）； ANSYS有限元分析软件； 【ADAMS；】机构动态仿真分析学习

2、重点：Pro/ E（正版20.0版）和ANSYS软件（正版5.4版）。四、学习方法课堂教学为主：软件的使用基本方法、思路；使用技巧和实际应用。上机实践为副：掌握基本功能的操作，有清晰的解决实际问题思路。Pro/E参考书： Pro/Engineer 2000i零件造型使用教程，钟建林主编，机械工业出版社，38元。本书较好，内容丰富全面，价格适宜，其他书很贵。ADAMS参考书：虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践，西北工大。原始课程大纲：机械设计虚拟样机技术；机械工程分析技术；机械设备动画仿真技术；机械产品的反求工程技术第1章 CAD理论基础及应用（知识性内容）1.1 CAD系统的概述CAD 是计

3、算机科学与工程设计学科相结合形成的新技术，是先进制造技术的重要组成部分。一、MCAE（计算机辅助机械工程）概述MCAEComputer Aided Mechanical Engineering计算机辅助机械工程中国石油大学，将“计算机辅助机械工程基础”作为机械电子硕士生学位课。主要内容：CAD基础知识；Pro/Engineer；ANSYS；【ADAMS；】 （一）计算机辅助机械工程内容计算机辅助机械工程是一新兴学科，也是机械系统辅助工程。它包括: 计算机辅助设计、计算机辅助绘图、计算机辅助制造、计算机辅助工艺设计、有限元结构分析、机构动态分析、反求技术等。1. CAD 的内函CAD 是先进制造

4、技术的重要组成部分；CAD技术的开发与应用水平，是衡量一个国家制造业现代化程度的重要标志之一；CAD也是计算机集成制造系统（CIMS：设计、分析、加工工艺、制造一个集成体系）的一项核心技术。（1）CAD 字面两种含义CAD Computer Aided Design计算机辅助设计内含丰富：包括设计理论基础、造型（绘图）、分析等。CADComputer Aided Drawing计算机辅助绘图 Drafting (草图)通常所说的CAD软件大多指的是计算机辅助绘图软件。（2）代表软件AutoCAD（美国Autodesk公司开发的作图软件包）；Pro/Engineer（美国PTC参数公司）（专门重

5、点学习）；CAXA-CAD/CAM北航海尔软件公司，是北航大、海尔、美国C-MOLD三家联手开发的CAD软件。Solidworks；Solid edge；开目KMCAD，国产二维CAD。（3）我国CAD软件大多国产CAD软件都以AutoCAD为平台所开发的软件。（4）应用ACAD软件的技术与经验在我们应用CAD技术中积累丰富经验，并做了很多开发应用工作。如下：（AutoCAD开放性CAD软件）加入用户菜单便于从菜单中插入内容，编辑ACAD.MNS主菜单原文件，此文件为ASCII文件，根据格式添加“命令”、“单击”、“注释”。ACAD.MNS文件在ACADSUPPORT子区下。文件中，POP0P

6、OP10 为下拉菜单项。格式实例：*POP1 （下拉菜单区，为主区域）*FILE （为副区域）ID_MnFile &File (文件下拉菜单) ID_New &New. Ctrl+NCC_new ID_Open &Open. Ctrl+OCC_open -ID_Save &Save Ctrl+SCC_qsave ID_Saveas Save &As.CC_saveas ID_Export &Export.CC_export -ID_Config P&rinter Setup.CC_config ID_Preview Print Pre&viewCC_preview ID_Print &Prin

7、t. Ctrl+PCC_plot -最前面以“ID_功能名称”来表示。“ID开头是身份注解，如ID_NEW。identity“ ”方括号内容是菜单功能名称和使用的快捷键；“&”表示随后的字符画上底线，表示Ctrl+该字符，快捷执行命令。CC：中断当前执行命令，执行后续命令。最后为执行命令，点击菜单执行后面内部命令。ACAD.MUN 主菜单样本文件（ASCII文件），其中包括ACAD.MNS的内容。ACAD.MNC是由ACAD.MNS经编译成的可执行的菜单文件。MENU命令：装入ACAD.MNS的菜单文件命令。MENULOAD命令：装入执行菜单文件命令。用户样板图形处理（作图环境处理）：在用户样

8、板图形中设置应用线性、标注参数技术、图层及内容。几个主要标注技术参数：尺寸变量设置DIMTIH 尺寸文字方向 尺寸文字永远水平；OFF 随尺寸方向变，应设OFF。DIMTAD 尺寸文字位置 文字在尺寸线中间；ON文字在尺寸线上，应设为ON。R14、ACAD2000 版本“0”文字在尺寸中间，“1” 文字在尺寸线上。DIMZIN: 去迁到零为4；去掉小数尾零，设为8；去前导和尾零为12。文字镜射不反写设定用SETVARMIRRTXT1文字反象；0文字保持原样（应设）。属性块应用将常用的机械符号做成参数可变的有属性图形块。【概念：给块加上属性功能，用来标记块的特征，属性内容为块的一部分存于块中。所

9、谓属性就是块中可变的不固定的东西使它作为块的属性。例，粗糙度符号不变，数值可变将值定义为块的属性，插入块时输入变值。属性定义：先作块固定部分，即图形；用ATTDEF命令定义属性（下拉菜单中DRAWBLOCKDefine Attribute、屏幕菜单Draw2Ddattdef选出现对话框）：tag （标签）属性代表符号；prompt属性提示，供插入时提示，例，输入粗糙度；给缺省值；书写文字定义块（用BLOCK）和写块（WBLOCK）（包括属性）LISP程序Auto CAD存在许多缺陷，例细实线圆、多义线逐条编辑等，为克服CAD中缺点开发有效应用的LISP程序，同CAD命令一样随便调用，尤其将WO

10、RD文字插入图形界面中是当时新举措。AutoLISP 是AutoCAD内部使用的LISP语言。它是一种表语言（程序行均用括号括起来），程序的运行可在AutoCAD中作为一条命令执行。图形交换接口技术与各种软件的图形交换，只要弄清输出与输入格式对等即可。扫描图形转换成CAD格式。转换成功但转换后的直线成为多段错位线，效果不理想，直线段成为多条折线段。AutoCAD可接受的扫描图文件格式：.TIF（或tiff）Tag Image File Format；.PCX（Word也可直接调用，占空间小。）；.GIF （graphics Interchange format 图形交换格式），（Word也可直

11、接调用）；AutoCAD可插入扫描图新格式有：扫描图传送到ACAD应用思路：*经扫描获取选定格式的扫描光栅图形。*在ACAD中插入光栅。Insert Raster Image，首次应用CAD划分有限元网格应用到SAP91中。将带有网格的CAD图形转换成DXF图形交换格式的图形文件，将ASCII格式的DXF图形文件作为程序可读取的数据文件，程序读数网格节点坐标（用行读取命令读取，截取有用的坐标值部分。），很少有人考虑这样做。【早期的有限元分析手工划分网格，统计节点坐标，用CAD划分的单元接点图转换成DXF，其中含有格线交叉点的坐标，有限元分析中人工生成的数据文件，需要这些坐标值。节点的坐标值获取

12、用高级程序的行读命令得到。】利用CAD三维造型绘制3DMAX所需的动画图优越无比。用ACAD中的VPOINT视点，投影方便，绘制图形准确。利用AutoCAD实体造型生成层叠块状实体，由DXF格式存入，然后SAP91程序接收实体块状有限元结构图。CAD中进行编辑幻灯片：插入图块要使之显示图形图标，必须使用幻灯技术由用户自己开发。即点击插入命令，出现图形可视对话框。简命令处理文件：编辑ACAD.PGP文件，在ACADSUPPORT子区下。简命令格式实例，从ACAD.PGP文件中截选部分常用的简命令。现在版本简命令内容齐全，不需要自己编写，但需要了解其内核。用简命令作图快，我们一直有使用简命令的习惯

13、。A, *ARCAA, *AREAAL, *ALIGNAR, *ARRAYAT, *DDATTDEFB, *BLOCKBH, *BHATCHBR, *BREAKC, *CIRCLECH, *DDCHPROPCO, *COPYD, *DDIMDI, *DISTDO, *DONUTDT, *DTEXTE, *ERASEED, *DDEDITEX, *EXTENDEXIT, *QUITEXP, *EXPORTF, *FILLETG, *GROUPH, *BHATCH-H, *HATCHHI, *HIDEI, *DDINSERT-I, *INSERTL, *LINELA, *LAYERLI, *LIS

14、TLS, *LISTLT, *LINETYPELTS, *LTSCALEM, *MOVEMI, *MIRRORML, *MLINEMT, *MTEXTO, *OFFSETP, *PANPE, *PEDITPL, *PLINEPO, *POINTPU, *PURGER, *REDRAWRE, *REGENRO, *ROTATES, *STRETCHSC, *SCALESN, *SNAPST, *STYLET, *MTEXTTR, *TRIMX, *EXPLODEZ, *ZOOM 07-1-2 2. CAEComputer Aided Engineering 计算机辅助工程分析代表软件： 紫瑞CAE（ZRCAE） 国产自主版权傻瓜有限元软件。紫瑞CAE“傻瓜”版软件是一个与三维 CAD软件无缝连接的有限元分析软件，主要用于结构分析计算。是国家科技部“九五”科技攻关专题机械CAE系统产业化开发项目中推出的具有自主版权的通用软件。 紫瑞CAE“傻瓜”版软件是由郑州机械研究所、中科院计算数学与工程计算研究所、郑州紫瑞软件有限公司共同开发的商品化工程软件。可进行装配级、多单元组合结构的线性、非线性静力、动力响应分析，模态分析，屈曲分析，稳态瞬态温度场及热应力分