中职高二工信版机械设计基础电子教案模块十二现代机械设计方法简介

教学目标 知识目标：了解现代机械设计的常用方法；理解计算机辅助设计的内涵和应用；理解机械优化设计的原则，认识创新设计。 能力目标：能够根据机构设计的需要，选择合适的设计方法；能够根据已知机械的几个参数建立初步的优化原则；能够进行简单的机械（机构）创新设计。 素质目标：沟通、协作能力；观察、信息收集能力；分析总结能力。良好的职业道德和严谨的工作作风 教学重点 现代机械设计的常用方法 教学难点 计算机辅助设计的内涵和应用 教学手段 理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学学时 4 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 模块十二 现代机械设计方法简介 〖相关知识〗 学习情境一 计算机辅助设计 一、计算机辅助设计相关概念 计算机辅助设计（computer aided design，CAD）是计算机科学技术发展和应用中的一门重要技术。 一般认为CAD的功能可归纳为四大类，即建立几何模型、工程分析、动态模拟、自动绘图等。 与计算机辅助设计（CAD）相关的概念有计算机辅助分析和计算机辅助制造等。 （1）计算机辅助分析。计算机辅助分析（computer aided engineering，CAE）是指把CAD设计或组织好的模型，用计算机辅助分析软件对原设计进行仿真设计成品分析，通过反馈的数据，对原CAD设计或模型进行反复修正，以达到最佳效果。 （2）计算机辅助制造。计算机辅助制造（computer aided manufacture，CAM）是指把计算机应用到生产制造过程中，以代替人进行生产设备与操作的控制，如计算机数控机床、加工中心等都是计算机辅助制造的应用实例。CAM不仅能提高产品加工精度、产品质量，还能逐步实现生产自动化，降低人力成本、缩短生产周期。 图12-3 计算机辅助设计过程 二、计算机辅助设计发展概况 20世纪50年代，美国诞生了第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。 60年代初期，出现了CAD的曲面片技术，中期出现了商品化的计算机绘图设备。 70年代，完整的CAD系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，产生了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了CAD技术的发展。 80年代，工程工作站问世，CAD技术在中小型企业逐步普及。 三、计算机辅助设计系统组成 1.计算机辅助设计的硬件系统 主要由微型计算机、图形输入设备和绘图输出设备三部分组成。 2.计算机辅助设计的常用软件系统 1）AutoCAD 2）Photoshop 3）CorelDraw 4）Pro/Engineer 5）SolidWorks 6）CAXA电子图版 7）PICAD 8）高华CAD 9）清华XTMCAD 10）开目CAD 四、计算机辅助机械设计软件的设计步骤与方法 1.设计步骤 （1）熟悉设计的内容、要求、任务、适用范围和功能。 （2）熟悉设计的计算准则、计算方法和数学模型。 （3）熟悉设计的计算步骤、计算公式、参数符号及变量。 （4）根据设计的计算内容、方法、步骤，绘出程序结构流程图。 （5）确定功能模块的结构图。 2.设计方法 1）选择开发平台 选择开发平台，需要考虑具体的机械设计任务内容，主要涉及两个方面：一是机械设计任务内容比较复杂，如需要大量计算、查询大量的数表和线图、绘制零件工作图等；二是每种计算机开发语言都有特长与不足，而且不同开发人员的基础各有差别。 2）单平台设计要点 3）多平台设计要点 （1）在弄清手工完成机械设计过程的基础上，分配每个开发平台上应完成的功能，并确定所需软件的输入/输出参数。 （2）按照单平台设计要点，完成单平台上的开发任务，并通过编译，生成可在Windows环境下独立运行的可执行文件（扩展名为exe的文件）。 （3）将前后两个不同平台上编译的可执行文件合起来调试，直至全部调试完毕。 （4）将所有不同平台上开发的可执行文件合起来调试，直至全部调试完毕。 学习情境二 机电一体化设计 一、机电一体化系统组成 1.系统组成 1）传动机构 传统的机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种转矩和转速的变换器，其目的是使驱动电动机与负载之间在转矩和转速上得到合理的匹配。 2）导向机构 导向机构不仅要支承、固定和联接系统中的其他零部件，还要保证这些零部件之间的相互位置要求和相对运动的精度要求，为机械系统中各运动装置能安全、准确地完成其待定方向的运动提供保障。 3）执行机构 执行机构是最终完成操作任务的部分。 2.相关技术要素 1）检测传感技术 检测各种物理量，将测得的各种参量转换为电信号，并输