三維CAD技術在機械設計中的應用

朱艷瓊　楊樹生　李輝　王晶星

摘 要：隨著社會的快速發展，各項科學技術也得到迅猛發展。如今，電子計算機技術已經廣泛應用于人們的生活和工作中，給人們的生活和工作帶來便利。目前，三維CAD技術被廣泛應用于機械設計當中，提高了機械設計效率和質量，以更好地實現機械設計目標。三維CAD技術實際上是以三維模型作為應用基礎的，三維CAD技術正在不斷發展和完善，三維CAD技術也被人們稱之為建模技術。

關鍵詞：三維CAD技術；機械設計；應用

三維CAD技術包括以下內容：一是三維設計，二是三維造型，三是圖樣的檔案管理，四是仿真，五是三維向二維轉換，六是分析機構運動。成熟的三維CAD技術可以滿足圖形的設計要求，使機械設計達到相應指標。三維CAD技術的應用可以增強機械設計人員的創新意識，提高自身的創新能力，更好的保證機械產品的質量。

1 三維CAD技術在機械設計中的應用優勢

1.1 機械產品的外觀更加形象

三維CAD技術在機械設計中的應用優勢體現在以下幾個方面：一是機械產品的外觀更加形象，美觀；二是可以實現機械產品的變量化設計；三是可以實現機械產品的參數設計；四是可以針對機械產品的零部件實行優化設計。在傳統的機械設計模式下，設計人員會把設計圖畫在紙上，但是紙上的機械產品不具有立體效果，如果機械設計人員在開展機械設計的過程中應用三維CAD技術就可以讓機械設計圖紙更加立體，更加直觀。直觀的機械產品圖紙也方便設計人員對機械產品設計展開檢查，實現機械設計產品的模擬生產和運行，縮短機械設計與現實生活之間的距離。

1.2 實現機械產品的變量化設計

在傳統的機械設計模式下，設計人員如果在設計環節出現問題，需要修改就必須重新開始繪制機械設計圖，不僅加大了設計人員的工作量，也浪費了機械設計成本，降低了機械設計的效率。在機械設計的過程中必定會出現多次修改的情況，很難一次性完成機械設計任務，三維CAD技術在機械設計中的應用不僅可以實現設計變量的自動修改，還可以縮短機械設計周期，降低機械設計成本。在設計機械產品零部件的過程中，三維CAD技術的應用可以實現機械零部件有限元的自動分析，機械設計人員只需要在有限元系統內部輸入零部件的相應參數，三維CAD技術就會對機械零部件的受力等情況進行分析研究。如果在機械設計的過程中出現零部件參數和實際要求不相符的情況，三維CAD技術會重新對機械零部件的參數進行計算，提高了機械零部件的質量和可靠性，進而提高了機械產品的質量和可靠性。

2 三維CAD技術在機械設計中的應用

2.1 三維CAD技術應用于機械建模進程

既然三維CAD技術在機械設計中的應用可以讓設計過程更加直觀，三維CAD技術才被廣泛應用于機械設計中。三維CAD技術在機械建模進程中的應用主要包括以下內容：一是表面方式，二是框架方式，三是立體方式。三維CAD技術中包含機械設計所需要的以下幾種圖形：一是橢圓形，二是圓形，三是圓柱形。如果在機械設計中需要結構比較復雜的形狀，就需要采用布爾運算，把系統內部自帶的圖形重新排列，結合機械設計的實際需求來展開布爾運算，提高機械設計的效率。比如，機械設計人員在設計央視大樓的過程中，就需要使用三維CAD技術，并借助其他畫圖軟件的幫助，對大樓的模型進行構建，為后期大樓的施工奠定基礎。

2.2 三維CAD技術在方案形成中的應用

隨著社會的快速發展，各項科學技術也得到迅猛發展，生產制造業的發展進程也在不斷加快，傳統的人工機械設計模式已經無法滿足機械設計的實際需求，三維CAD技術逐漸取代了傳統的人工機械設計模式，機械設計從機床向數控機床轉變。如今，我國的生產制造業正向著數字化發展。目前，三維CAD技術被廣泛應用于方案形成中，更好地保證了設計方案的合理性。

2.3 三維CAD技術在農業機械設計中的應用

研究表明，三維CAD技術也廣泛應用于農業機械設計中。比如，三維CAD技術已經廣泛應用于收割機設計中，收割機的機械設計是以分離裝置為設計起點，結合三維CAD系統的實際情況展開收割機設計工作，并對收割機的內部參數進行細分，并合理制定收割機設計方案，把收割機內部的數據聯系在一起，實現數據的共享，提高數據的利用率。

2.4 三維CAD技術在機械CAE中的應用

機械CAE的主要作用就是可以優化機械設計結構，并對機械設計中的數據進行比對分析，最終確定機械設計方案，并對機械設計方案的合理性進行準確評估。三維CAD技術在CAE中的應用可以對設計模型的結構進行調整，保證機械設計的順利開展。CAE的功能包括以下幾個：一是壽命預估，二是工程數據分析，三是強度設計評價，四是仿真動力學，五是結構優化設計。三維CAD技術在CAE中的應用可以有助于CAE功能的實現。

3 三維CAD技術在機械設計中的發展趨勢分析

在新形勢下，三維CAD技術在機械設計中的發展趨勢有：一是智能化，二是規范化，三是集成化，四是虛擬網絡化。其中，智能化實際上就是對機械產品進行參數設計，并優化機械產品的結構。在實際設計的過程中，三維CAD技術的應用可以推動機械設計的步伐，三維CAD技術不僅僅是機械設計的工具，三維CAD技術還可以把多種數據結合在一起，提高機械產品質量。三維CAD技術在機械設計中的應用不僅規范了數據交換的格式，也規范了數據模型。但是，三維CAD技術在參數化模型傳輸的過程中還存在一些問題，國家相關部門需要加大三維CAD技術的研究力度。三維CAD技術可以把以下因素結合在一起：一是數據庫，二是計算機硬件，三是計算機網絡，四是外圍設備。三維CAD技術并非是獨立存在的，三維CAD技術需要與其他技術結合在一起開展機械設計。

4 結束語

如今，三維CAD技術已經開始取代傳統的機械設計模式和理念，被廣泛應用于機械設計中，三維CAD技術在機械設計中的應用不僅提高了機械設計的效率，還可以更好地保證機械產品的質量，降低機械設計成本。但是，三維CAD技術并不是獨立存在的，在開展機械設計的過程中，三維CAD技術需要與其他技術結合在一起，實現機械設計任務。傳統的機械設計是在圖紙上完成的，如果在設計的過程中出現錯誤就需要重新開始繪制圖紙，延長了機械設計的周期，增加了機械設計的成本。三維CAD技術在機械設計中的應用可以讓機械設計過程更加直觀和立體，即便是在設計的過程中出現錯誤，三維CAD系統會對設計參數進行自動調節，并生成機械設計方案，保證機械設計方案的合理性。但是，在機械設計中，我國應用三維CAD技術的時間比較短，經驗不夠豐富，導致三維CAD技術在應用的過程中還存在一些問題，國家相關部門還需要加大三維CAD技術的研究力度。

參考文獻

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