第2次课计算机辅助产品设计方法(1)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机辅助产品设计的方法,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机辅助产品设计的方法,*,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,1,第三章,计,计算机辅,助,助产品设计,的,的方法,1.,概述,2.,计算机辅助,设,设计过程分,析,析,3.,计算机辅助,概,概念设计,4.,参数化与模,块,块化设计,5.,产品设计的,可,可视化技术,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,2,设,计,计,是,设,设,计,计,者,者,根,根,据,据,生,生,产,产,和,和,生,生,活,活,的,的,需,需,要,要,，,，,通,通,过,过,思,思,维,维,规,规,则,则,分,分,析,析,和,和,决,决,策,策,过,过,程,程,，,，,最,最,终,终,将,将,设,设,想,想,变,变,为,为,现,现,实,实,的,的,技,技,术,术,方,方,案,案,。,。,设,计,计,的,的,本,本,质,质,是,是,创,创,新,新,，,，,目,目,的,的,是,是,寻,寻,求,求,满,满,足,足,用,用,户,户,需,需,求,求,的,的,最,最,佳,佳,方,方,案,案,。,。,设,设,计,计,的,的,结,结,果,果,对,对,产,产,品,品,的,的,功,功,能,能,、,、,性,性,能,能,、,、,质,质,量,量,、,、,价,价,格,格,都,都,有,有,着,着,至,至,关,关,重,重,要,要,的,的,影,影,响,响,。,。,1.,概,述,述,基,本,本,概,概,念,念,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,3,设,计,计,方,方,法,法,学,学,是,研,研,究,究,产,产,品,品,设,设,计,计,规,规,律,律,和,和,方,方,法,法,的,的,学,学,科,科,，,，,研,研,究,究,的,的,目,目,的,的,是,是,为,为,使,使,长,长,期,期,处,处,于,于,经,经,验,验,设,设,计,计,的,的,设,设,计,计,活,活,动,动,变,变,得,得,更,更,合,合,理,理,化,化,、,、,科,科,学,学,化,化,、,、,规,规,律,律,化,化,，,，,是,是,利,利,用,用,计,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,人,人,类,类,完,完,成,成,更,更,多,多,设,设,计,计,活,活,动,动,的,的,前,前,提,提,。,。,1.,概,述,述,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,4,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,系,系,统,统,以,计,计,算,算,机,机,硬,硬,件,件,、,、,软,软,件,件,为,为,支,支,持,持,环,环,境,境,，,，,用,用,先,先,进,进,的,的,设,设,计,计,方,方,法,法,，,，,通,通,过,过,各,各,个,个,功,功,能,能,模,模,块,块,实,实,现,现,对,对,产,产,品,品,的,的,描,描,述,述,、,、,计,计,算,算,、,、,分,分,析,析,、,、,优,优,化,化,、,、,绘,绘,图,图,、,、,工,工,艺,艺,设,设,计,计,。,。,以,以,及,及,对,对,各,各,类,类,数,数,据,据,的,的,存,存,储,储,、,、,传,传,递,递,、,、,加,加,工,工,功,功,能,能,。,。,在,在,运,运,行,行,过,过,程,程,中,中,，,，,结,结,合,合,人,人,的,的,经,经,验,验,、,、,知,知,识,识,及,及,创,创,造,造,性,性,，,，,形,形,成,成人,机,机,交,交,互,互,、,、各,尽,尽,所,所,长,长,、,、,紧,紧,密,密,配,配,合,合,的,的,过,过,程,程,。,。,1.,概,述,述,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,5,2.,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,设,设,计,计,过,过,程,程,分,分,析,析,2.1,设,计,计,过,过,程,程,及,及,阶,阶,段,段,划,划,分,分,2.2,设,计,计,类,类,型,型,及,及,计,计,算,算,机,机,应,应,用,用,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,6,2.1,设计过,程,程及阶,段,段划分,设计方,法,法学将,设,设计过,程,程划分,为,为若干,个,个设计,阶,阶段，,各,各设计,阶,阶段又,可,可划分,为,为若干,个,个设计,步,步骤。,完,完成设,计,计从抽,象,象到具,体,体，从,定,定性到,定,定量，,从,从全局,到,到局部,，,，从系,统,统的上,层,层结构,到,到下层,结,结构的,过,过程。,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,7,2.,概念设,计,计阶段,产品功,能,能原理,的,的实现,阶,阶段。,系统总,功,能,能,功能元,功能元,的,的,解,解,系统原,理,理,解,解,组合,求解,分解,需,求,求,分,析,析,可行性,分,分,析,析,制定设,计,计任,务,务,书,书,2.1,设计过,程,程及阶,段,段划分,1.,任务规,划,划阶段,开始,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,8,2.1,设计,过,过程,及,及阶,段,段划,分,分,3.,结构,设,设计,阶,阶段,功能,原,原,理,解,解,产品,结,结构,草,草图,产品,装,装配,草,草图,具体,化,化,分析,计,计算,优化,4.,详细,设,设计,阶,阶段,零件,分,分解,设,设计,优,优化,绘制,技,技术,图,图样,工艺,规,规程,设,设计,模型,试,试验,用,户,户,试,用,用,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,9,2.1,设计,过,过程,及,及阶,段,段划,分,分,5.,定型,生,生产,阶,阶段,设,计,计,定,型,型,生,产,产,规,规,划,划,生,产,产,制,制,造,造,产,品,结束,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,10,2.2,设计,类,类型,及,及计,算,算机,应,应用,设计,任,任务,划,划分,（,（一,）,）,功能,设,设计,布局,设,设计,参数,设,设计,公差,设,设计,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,11,2.2,设计,类,类型,及,及计,算,算机,应,应用,设计,任,任务,划,划分,（,（二,）,）,新设,计,计,24%,适应,性,性设,计,计,56%,参数,化,化设,计,计,20%,设计,方,方法,、,、手,段,段的,科,科学,化,化、,系,系统,化,化、,现,现代,化,化，,实,实现,CAD,非常,必,必要,。,。,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,12,2.2,设计类型,及,及计算机,应,应用,计算机辅,助,助创新设,计,计（,ComputerAided Innovation,）,在概念设,计,计阶段应,用,用计算机,辅,辅助人类,从,从事创新,性,性研究能,大,大大促进,创,创新设计,技,技术。,CAI,商品化软,件,件,TechOpitimizer,，,Innovation Workbench,，,InnovatoinTools,。,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,13,3.,计算机辅,助,助概念设,计,计,3.1,产品概念,设,设计内涵,3.2,计算机辅,助,助概念设,计,计的关键,技,技术,3.3,基于知识,的,的产品创,新,新设计,3.4,产品概念,设,设计中的,美,美学设计,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,14,3.1,产品概念,设,设计内涵,概念设计,一,一词首先,是,是由德国,的,的,Palh,和,Beitza,提出。,定义：,在确定任,务,务之后，,通,通过抽象,化,化，拟定,功,功能结构,，,，寻求适,当,当的作用,原,原理及其,组,组合，确,定,定出基本,求,求解途径,，,，得出求,解,解方案。,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,15,3.1,产品概念,设,设计内涵,产品创新,的,的核心是构思创,新,新产品概,念,念，产品,的,的概念设,计,计在产品,创,创新中具,有,有决定作,用,用。,产品设计,的,的,60,70,是由概,念,念设计决,定,定的，而,概,概念设计,的,的花费成,本,本和时间,只,只占总设,计,计周期的,20,。,产品的概,念,念设计过,程,程中，方,案,案选择的,自,自由度大,，,，创新的,空,空间大，,决,决策风险,也,也大，它,决,决定着产,品,品最终价,值,值的,80%,。,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,16,设计自,由,由度与,开,开发成,本,本的关,系,系,设计自用度,开发成本,设计自用度,开发成本,概念设计,详细设计,设计过程时间,产品设,计,计的早,期,期重视,概,概念设,计,计至关,重,重要，,将,将计算,机,机技术,用,用于概,念,念设计,阶,阶段，,可,可快速,、,、高效,地,地响应,市,市场需,求,求。,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,17,3.2,计算机,辅,辅助概,念,念设计,的,的关键,技,技术,原理方,案,案设计,产品创,新,新的关,键,键，体,现,现在基,于,于设计,目,目标的,原,原理方,案,案求解,和,和基于,知,知识的,原,原理方,案,案设计,专,专家系,统,统。,2.,概念设,计,计建模,技,技术,计算机,辅,辅助概,念,念设计,的,的核心,，,，主要,是,是从概,念,念设计,的,的方法,和,和过程,性,性出发,，,，研究,面,面向概,念,念设计,的,的产品,模,模型和,过,过程模,型,型的建,立,立方法,。,。,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,18,3.,设计创,新,新技术,3.2,计算机,辅,辅助概,念,念设计,的,的关键,技,技术,4.,并行和,协,协同概,念,念设计,研究概,念,念设计,过,过程中,需,需遵循,的,的原则,、,、规范,和,和创新,技,技术。,（创新,设,设计智,能,能模型,）,）,现代设,计,计的发,展,展趋势,之,之一。,如,如并行,环,环境下,的,的设计,过,过程，,面,面向并,行,行工程,的,的设计,建,建模技,术,术。,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,19,3.3,基于知,识,识的产,品,品创新,设,设计,基于知,识,识的产,品,品创新,设,设计是,知,知识过,程,程与产,品,品设计,相,相结合,的,的产物,，,，它依,赖,赖于知,识,识系统,的,的,推广,和知识,的,的,重用,，解决,基,基于知,识,识的产,品,品设计,等,等问题,。,。,知识：,手册、,技,技能、,经,经验、,原,原理和,规,规范。,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,20,3.3,基于知,识,识的产,品,品创新,设,设计,产品创,新,新设计,分,分类,1.,渐进性,产,产品创,新,新,2.,根本性,产,产品创,新,新,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,21,3.3,基于知,识,识的产,品,品创新,设,设计,基于功能分,解,解与重组的,创,创新设计方,法,法,一种自顶向,下,下、逐步分,解,解功能元的,方,方法。其创,新,新性体现在,功,功能抽象的,描,描述及功能,与,与结构的映,射,射方法。,功能描述的,抽,抽象程度越,高,高，其概念,设,设计的求解,空,空间就越大,，,，涉及结果,的,的创新性就,越,越高，知识,、,、技术含量,就,就越高。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,22,3.3,基于知识的,产,产品创新设,计,计,基于功能分,解,解与重组的,创,创新设计方,法,法,步骤：,功能分类,功能分析,功能综合,功能评价,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,23,3.3,基于,知,知识,的,的产,品,品创,新,新设,计,计,基于,知,知识,的,的辅,助,助创,新,新理,论,论,TRIZ,TRIZ(TheTheoryofInventionProblemSolving),是俄,文,文中,发,发明,问,问题,解,解决,理,理论,的,的词,头,头。,该,该理,论,论是,前,前苏,联,联,G.S.Altshuler,及其,领,领导,的,的一,批,批研,究,究人,员,员，,自,自,1946,年开,始,始，,花,花费,1500,年,/,人的,时,时间,，,，在,分,分析,研,研究,世,世界,各,各国,近,近,250,万件,高,高水,平,平发,明,明专,利,利的,分,分析,研,研究,，,，总,结,结出,人,人类,进,进行,发,发明,创,创造,解,解决,技,技术,问,问题,过,过程,所,所遵,循,循的,40,个原,理,理和,法,法则,。,。建,立,立一,个,个由,解,解决,技,技术,问,问题,，,，实,现,现创,新,新开,发,发的,各,各种,方,方法,、,、算,法,法组,成,成的,综,综合,理,理论,体,体系,，,，简,称,称,TRIZ,。,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,24,3.3,基于,知,知识,的,的产,品,品创,新,新设,计,计,基于,知,知识,的,的辅,助,助创,新,新理,论,论,TRIZ,Altshuler,经过,分,分析,250,万件,世,世界,专,专利,发,发现,任,任何,领,领域,的,的产,品,品改,进,进、,技,技术,的,的变,革,革、,创,创新,和,和生,物,物系,统,统一,样,样，,都,都存,在,在产,生,生、,生,生长,、,、成,熟,熟、,衰,衰老,、,、灭,亡,亡的,过,过程,，,，是,有,有规,律,律可,循,循的,。,。发,现,现并,确,确认,了,了技,术,术从,结,结构,上,上进,化,化的,趋,趋势,，,，即,技,技术,进,进化,模,模式,与,与进,化,化路,线,线；,而,而且,还,还发,现,现，在一,个,个工,程,程领,域,域中,总,总结,出,出的,进,进化,模,模式,与,与进,化,化路,线,线可,在,在另,一,一工,程,程领,域,域实,现,现，,即,即技,术,术进,化,化模,式,式与,进,进化,路,路线,具,具有,可,可传,递,递性,。,。,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,25,3.3,基于,知,知识,的,的产,品,品创,新,新设,计,计,TRIZ,中的,技,技术,进,进化,模,模式,1,：技,术,术系,统,统的生命,周,周期分,为,为,出,出,生,生,、,、,成,成,长,长,、,、,成,成,熟,、,、,退,退,出,出,四,四,个,个,阶,阶,段,段,，,，,用,用,来,来,确,确,定,定,各,各,不,不,同,同,子,子,系,系,统,统,的,相,相,对,对,成,成,熟,熟,度,度,。,。,2,：,增,增,加,加,理,理,想,想,化,化,水,水,平,平,。,。,3,：,子,子,系,系,统,统,的,的,不,不,均,均,衡,衡,发,发,展,展,导,导,致,致,冲,冲,突,突,的,的,出,出,现,现,。,。,4,：增,加,加,动,动,态,态,性,性,及,及,可,可,控,控,性,性,。,。,(,例,),5,：,通,通,过,过,集,集,成,成,增,增,加,加,系,系,统,统,功,功,能,能,。,。,6,：,部,部,件,件,的,的,匹,匹,配,配,与,与,不,不,匹,匹,配,配,交,交,替,替,出,出,现,现,。,。,7,：,由,由,宏,宏,观,观,系,系,统,统,向,向,微,微,观,观,系,系,统,统,进,进,化,化,。,。,8,：,增,增,加,加,自,自,动,动,化,化,程,程,度,度,，,，,减,减,少,少,人,人,的,的,介,介,入,入,。,。,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,26,3.4,产,品,品,概,概,念,念,设,设,计,计,中,中,的,的,美,美,学,学,设,设,计,计,商,品,品,化,化,的,的,CAD,软,件,件,现,现,大,大,多,多,提,提,供,供,较,较,强,强,的,的,全,全,面,面,造,造,型,型,及,及,色,色,彩,彩,渲,渲,染,染,、,、,光,光,照,照,等,等,可,可,视,视,化,化,技,技,术,术,，,，,可,可,使,使,产,产,品,品,的,的,结,结,构,构,设,设,计,计,与,与,美,美,学,学,设,设,计,计,有,有,机,机,地,地,结,结,合,合,起,起,来,来,。,。,体,体,现,现,一,一,种,种,设,设,计,计,思,思,想,想,和,和,设,设,计,计,理,理,念,念,。,。,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,27,3.4,产,品,品,概,概,念,念,设,设,计,计,中,中,的,的,美,美,学,学,设,设,计,计,色,彩,彩,渲,渲,染,染,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,28,4.,参,数,数,化,化,与,与,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,参,数,数,化,化,与,与,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,概,概,念,念,参,数,数,化,化,、,、,变,变,量,量,化,化,设,设,计,计,的,的,实,实,现,现,方,方,法,法,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,29,4.1,参,数,数,化,化,与,与,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,概,概,念,念,尺,寸,寸,驱,驱,动,动,：,：,几,何,何,模,模,型,型,可,可,以,以,通,通,过,过,更,更,改,改,尺,尺,寸,寸,达,达,到,到,更,更,改,改,设,设,计,计,的,的,目,目,的,的,的,的,方,方,法,法,。,。,几,何,何,模,模,型,型,各,各,分,分,量,量,的,的,数,数,目,目,及,及,其,其,相,相,互,互,间,间,的,的,连,连,接,接,关,关,系,系,。,。,如,：,：,表,表,示,示,点,点,、,、,线,线,、,、,面,面,之,之,间,间,的,的,连,连,接,接,关,关,系,系,、,、,邻,邻,近,近,关,关,系,系,及,及,边,边,界,界,关,关,系,系,的,的,拓,拓,扑,扑,元,元,素,素,构,构,成,成,几,几,何,何,模,模,型,型,的,的,拓,拓,扑,扑,关,关,系,系,。,。,拓,扑,扑,关,关,系,系,：,：,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,30,4.1,参,数,数,化,化,与,与,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,概,概,念,念,设,计,计,图,图,形,形,的,的,拓,拓,扑,扑,关,关,系,系,不,不,变,变,，,，,图,图,形,形,的,的,尺,尺,寸,寸,形,形,状,状,由,由,一,一,组,组,程,程,序,序,化,化,的,的,参,参,数,数,进,进,行,行,约,约,束,束,，,，,绘,绘,图,图,时,时,，,，,修,修,改,改,不,不,同,同,的,的,尺,尺,寸,寸,参,参,数,数,即,即,可,可,得,得,到,到,不,不,同,同,规,规,格,格,的,的,图,图,形,形,。,。,参,数,数,化,化,设,设,计,计,：,：,参,数,数,化,化,设,设,计,计,是,是,规,规,格,格,化,化,、,、,系,系,列,列,化,化,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,简,简,单,单,、,、,高,高,效,效,、,、,优,优,质,质,的,的,设,设,计,计,方,方,法,法,。,。,参,数,数,化,化,设,设,计,计,代,代,表,表,性,性,软,软,件,件,:Pro/E,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,31,优,势,势,：,：,利,用,用,一,一,系,系,列,列,定,定,义,义,好,好,的,的,参,参,数,数,对,对,模,模,型,型,进,进,行,行顺,序,序计,算,算,，,，,速,速,度,度,快,快,。,。,缺,点,点,：,：,必,须,须,提,提,供,供,几,几,何,何,元,元,素,素,的,的,全,全,部,部,尺,尺,寸,寸,、,、,位,位,置,置,信,信,息,息,，,，,然,然,后,后,才,才,能,能,定,定,义,义,下,下,一,一,个,个,元,元,素,素,。,。,4.1,参,数,数,化,化,与,与,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,概,概,念,念,参,数,数,化,化,设,设,计,计,：,：,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,32,4.1,参数化,与,与模块,化,化设计,概,概念,设计图,形,形的驱,动,动尺寸,用,用复杂,的,的几何,图,图形约,束,束和工,程,程方程,耦,耦合方,程,程组来,表,表达，,变,变量化,造,造型通,过,过求解,联,联立方,程,程组来,得,得到结,果,果。设,计,计图形,的,的修改,自,自由度,不,不仅是,尺,尺寸形,状,状参数,，,，包括,拓,拓扑结,构,构关系,，,，甚至,工,工程计,算,算条件,。,。,变量化,设,设计：,变量化,技,技术代,表,表性软,件,件：,IDEAS,。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,33,4. 1,参数化与模,块,块化设计概,念,念,变量化设计,：,：,优点：,它允许欠约,束,束的几何设,计,计,不必将模型,进,进行完全约,束,束。,允许用户不,必,必关心约束,设,设置的顺序,，,，这符合用,户,户的设计习,惯,惯，为设计,者,者提供了更,加,加灵活的修,改,改空间。,变量化技术,实,实际上是参,数,数化技术的,“,“超集”。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,34,4. 1,参数化与模,块,块化设计概,念,念,参数化与变,量,量化的异同,点,点：,相同点：,在约束的基,础,础上驱动产,生,生新的设计,结,结果。,不同点：约束自由度,不,不同。,变量化约束,自,自由度：,尺寸形状参,数,数、拓扑结,构,构关系,参数化约束,自,自由度：尺寸形状参,数,数,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,35,4.2,参数化、变,量,量化设计的,实,实现方法,参数化模型,的,的设计步骤,1,） 建立几,何,何拓扑模型,2,） 进行参,数,数化定义,3,） 推导参,数,数表达式,4,） 编制程,序,序,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,36,六角螺母主,要,要尺寸特征,有,有,D,、,s,、,m,，可将这三,个,个尺寸作为,主,主要参数驱,动,动螺母图形,。,。偏置倒角,，,，偏置值,(e/2-s/2,），角度为,30,度。,参数化模型,的,的设计步骤,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,37,通过改变,D,、,s,、,m,三个尺寸参,数,数，可驱动,生,生成系列螺,母,母图形。,参数化模型,的,的设计步骤,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,38,4.2,参数化、变,量,量化设计的,实,实现方法,参数化设计,应,应遵循的原,则,则,1,）注重参数,序,序列的设计,含,含义；,2,）参数标注,与,与工程图样,标,标注一致；,3,）参数序列,与,与几何图形,尺,尺寸序列数,据库结构具,有,有映射关系,；,；,4,）关键尺寸应,作,作为自变量,参,参数；,5,）参数定义不,能,能出现干涉,，,，过约束。,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,39,4.2,参数化、,变,变量化设,计,计的实现,方,方法,参数化设,计,计的实现,方,方法,利用参数,化,化建模功,能,能，能够,方,方便编辑,修,修改，加,速,速设计进,程,程。在相,关,关参数化,模,模型基础,上,上，可以,快,快速准确,地,地创建标,准,准件、通,用,用零件及,产,产品系列,化,化设计的,三,三维模型,库,库。,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,40,4.2,参数化、,变,变量化设,计,计的实现,方,方法,变量化设,计,计的实现,原,原则,1,）整体求,解,解法；,将几何约,束,束转变为,一,一系列以,特,特征点为,变,变元的,非线性方,程,程组的方,法,法。,2,）局部求,解,解法；,作图过程,中,中同步建,立,立结构图,形,形约束的,方,方法。,3,）几何推,理,理法；,4,）辅助线,求,求解法。,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,41,草,图,图,几何约束,尺寸约,束,过约,束,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,42,4.2,参数化、,变,变量化设,计,计的实现,方,方法,实现技术,说,说明,虽然大多,数,数,CAD/CAM,系统都综,合,合应用了,参,参数化设,计,计和变量,化,化设计，,两,两者之间,还,还是存在,技,技术差异,。,。,参数化设,计,计方法定,义,义的几何,元,元素之间,的,的关系可,以,以用一种,定,定向图来,表,表示。该,方,方法用一,种,种过程性的方式来,表,表达几何,元,元素的尺,寸,寸和位置,。,。（通过,捕,捕捉模型,中,中的参数,化,化关系记,录,录了设计,过,过程。这,种,种记录过,程,程与次序,有,有关，是,顺,顺序化的,),。同时，,它,它利用一,系,系列定义,好,好的参数,对,对模型进,行,行顺序计,算,算。,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,43,4.2,参数化、,变,变量化设,计,计的实现,方,方法,实现技术,说,说明,变量化设,计,计则通过,逐,逐步求解,联,联立非线,性,性方程组,来,来得到几,何,何元素的,尺,尺寸和位,置,置。该方,程,程组明确,表,表达了模,型,型中的约,束,束关系。,这,这些约束,可,可分成：,尺,尺寸约束,、,、几何约,束,束。,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,44,4.3,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,产,产,生,生,的,的,条,条,件,件,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,的,的,分,分,类,类,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,的,的,关,关,键,键,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,45,4.3,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,产,产,生,生,的,的,条,条,件,件,1,）,市,市,场,场,对,对,不,不,同,同,功,功,能,能,或,或,相,相,同,同,功,功,能,能,不,不,同,同,性,性,能,能,的,某,某,类,类,产,产,品,品,的,的,持,持,续,续,不,不,断,断,的,的,社,社,会,会,需,需,求,求,。,。,2,）,该,该,类,类,产,产,品,品,已,已,拥,拥,有,有,设,设,计,计,制,制,造,造,技,技,术,术,基,基,础,础,。,。,3,）,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,在,在,技,技,术,术,、,、,经,经,济,济,、,、,社,社,会,会,效,效,益,益,方,面,面,具,具,有,有,明,明,显,显,优,优,势,势,。,。,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,46,4.3,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,的,的,分,分,类,类,根,据,据,设,设,计,计,类,类,型,型,分,分,：,：,1,）,新,新,产,产,品,品,的,的,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,通,常,常,要,要,从,从,最,最,基,基,础,础,的,的,产,产,品,品,功,功,能,能,分,分,析,析,入,入,手,手,，,，,综,综,合,合,考,考,虑,虑,产,产,品,品,生,生,命,命,周,周,期,期,中,中,各,各,个,个,阶,阶,段,段,的,的,问,问,题,题,，,，,把,把,产,产,品,品,划,划,分,分,为,为,若,若,干,干,模,模,块,块,；,；,然,然,后,后,定,定,义,义,各,各,个,个,模,模,块,块,的,的,整,整,体,体,要,要,求,求,和,和,接,接,口,口,情,情,况,况,；,；,最,最,后,后,对,对,各,各,个,个,模,模,块,块,进,进,行,行,详,详,细,细,设,设,计,计,。,。,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,47,4.3,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,模,块,块,化,化,设,设,计,计,方,方,法,法,的,的,分,分,类,类,根,据,据,设,设,计,计,类,类,型,型,分,分,：,：,2,）,变,变,型,型,产,产,品,品,的,的,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,在,已,已,有,有,基,基,型,型,模,模,块,块,化,化,产,产,品,品,的,的,基,基,础,础,上,上,开,开,发,发,同,同,类,类,产,产,品,品,。,。,3,）,现,现,有,有,产,产,品,品,的,的,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,对,已,已,有,有,设,设,计,计,制,制,造,造,基,基,础,础,的,的,产,产,品,品,进,进,行,行模,块,块,化,化,改,改,造,造或,按,按,新,新,的,的,零,零,部,部,件,件,组,组,织,织,结,结,构,构,形,形,式,式,重,重,新,新,进,进,行,行,模,模,块,块,化,化,设,设,计,计,。,。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,48,4.3,模块化设计,方,方法,模块化设计,的,的关键,1,） 市场调,查,查与分析,模块化设计,的,的前提，包,括,括市场对同,类,类产品的需,求,求量、分析,来,来自用户的,要,要求，分析,模,模块化设计,的,的可行性等,。,。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,49,模块化设计,的,的关键,2,）模块的划,分,分,模块化设计,的,的原则：,力求以少数,模,模块组成尽,可,可能多的产,品,品，并在满,足,足要求的基,础,础上使产品,精,精度高、性,能,能稳定、结,构,构简单、成,本,本低廉，且,模,模块结构应,尽,尽量简单、,规,规范，模块,间,间的联系尽,可,可能简单。,模块的划分,不,不能影响系,统,统的主要功,能,能，划分时,要,要考虑如下,要,要素：,l,）模块的几,何,何相关性和,物,物理相关性,。,。,2,）模块在功,能,能及结构方,面,面有一定的,独,独立性和完,整,整性。,3,）模块的互,换,换性。,4,）模块的可,组,组合性。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,50,4.3,模块化设计,方,方法,模块化设计,的,的关键,3,）模块标准,化,化,通常指模块,结,结构标准化,，,，尤其是模,块,块接口标准,化,化。模块化,设,设计所依赖,的,的是模块的,组,组合，即联,接,接或啮合，,又,又称为接口,。,。,为了保证不,同,同功能模块,的,的组合和相,同,同功能模块,的,的互换，模,块,块应具有可,组,组合性和可,互,互换性两个,特,特征，而这,两,两个特征主,要,要体现在接,口,口上，必须,提,提高其标准,化,化、通用化,、,、规格化的,程,程度。,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,51,4.3,模块,化,化设,计,计方,法,法,模块,化,化设,计,计的,关,关键,4,）拟,定,定产,品,品系,列,列型,谱,谱,5,）模,块,块的,管,管理,合理,制,制定,模,模块,化,化设,计,计所,覆,覆盖,的,的产,品,品种,类,类和,规,规格,。,。,设计,管,管理,生产,管,管理,：,：按,模,模块,组,组织,生,生产,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,52,4.3,模块,化,化设,计,计方,法,法,模块,化,化产,品,品设,计,计周,期,期短,，,，产,品,品质,量,量提,高,高，,有,有助,于,于提,高,高劳,动,动生,产,产率,，,，降,低,低产,品,品成,本,本。,模块,化,化设,计,计遵,循,循一,般,般技,术,术系,统,统的,设,设计,步,步骤,，,，但,要,要更,复,复杂,，,，成,本,本更,高,高，,要,要求,每,每个,零,零部,件,件都,能,能实,现,现更,多,多的,功,功能,。,。,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,53,5.,产品,设,设计,的,的可,视,视化,技,技术,1.,图形,生,生成,技,技术,与,与算,法,法,2.,图形,变,变换,技,技术,3.,真实,感,感图,形,形显,示,示技,术,术,4.,数据,可,可视,化,化技,术,术,5.,虚拟,现,现实,技,技术,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,54,5.1,图形,生,生成,技,技术,与,与算,法,法,计算,机,机图,形,形技,术,术是,CAD/CAM,的重,要,要组,成,成部,分,分。,它,它的,发,发展,有,有利,推,推动,CAD/CAM,的研,究,究和,发,发展,，,，为,CAD/CAM,提供,了,了高,效,效的,工,工具,和,和手,段,段；,而,而,CAD/CAM,的发,展,展又,不,不断,对,对其,提,提出,新,新的,要,要求,和,和设,想,想，,因,因此,CAD/CAM,的发,展,展与,计,计算,机,机图,形,形技,术,术的,发,发展,有,有着,密,密不,可,可分,的,的关,系,系。,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,55,5.1,图形,生,生成,技,技术,与,与算,法,法,图形,：,：能够,在,在人,的,的视,觉,觉系,统,统中,形,形成,印,印象,的,的客,观,观对,象,象。,图形,对,对象,的,的描,述,述、,输,输入,及,及输,出,出都,是,是在,一,一定,的,的坐标,系,系中进,行,行的,。,。,世界,坐,坐标,系,系,（,WorldCoordinateSystem,产品,按,按其,结,结构,特,特点,建,建立,的,的坐,标,标系,）,基本,概,概念,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,56,5.1,图形生,成,成技术,与,与算法,o,x,z,o,x,y,y,基本概,念,念,世界坐,标,标系,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,57,5.1,图形生,成,成技术,与,与算法,基本概,念,念,显示坐,标,标系,显示坐,标,标系图形输,出,出设备,使,使用的,坐,坐标系,y,o,x,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,58,任务,利用计,算,算机存,储,储、生,成,成、显,示,示、输,出,出、变,换,换图形,以,以及图,形,形的组,合,合、分,解,解运算,；,；并在,计,计算机,控,控制下,，,，把过,去,去由人,工,工完成,的,的绘图,工,工作由,图,图形输,出,出设备,来,来完成,。,。,5.1,图形生,成,成技术,与,与算法,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,59,图形的,种,种类,1.,矢量图,形,形：计算机,记,记录图,形,形的所,有,有属性（形状,参,参数、,颜,颜色、,线,线型）,图形,2.,点阵图,形,形：用点阵,的,的填充,来,来表示,图,图形，,构,构成点,阵,阵的所,有,有点都,具,具有一,定,定的灰,度,度和色,彩,彩,图像,5.1,图形生,成,成技术,与,与算法,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,60,5.1,图形生,成,成技术,与,与算法,图形生,成,成技术,1.,轮廓线,法,法：静态编,程,程，动,态,态交互,（,（例）,2.,参数化,法,法：建立几,何,何拓扑,，,，约束,关,关系不,变,变（标准,件,件）（例）,3.,图元拼,合,合法：标准图,素,素拼合,（,（例）,4.,尺寸驱,动,动法：草图法,5.,三维实,体,体投影,法,法：由三维,图,图形变,换,换所得,2022/10/25,计算机,辅,辅助产,品,品设计,的,的方法,61,基于图,形,形设备,的,的基本,图,图形生,成,成算法,5.1,图形生,成,成技术,与,与算法,1,）,DDA,（,Digital DifferentialAnalyzer,）,根据直,线,线的微,分,分方程,画,画直线,2,）,Bresenham,算法,根据直,线,线的斜,率,率和相,邻,邻两列,（,（行）,像,像素的,坐,坐标差,1,得到直,线,线方程,。,。,2022/10/25,计算机辅,助,助产品设,计,计的方法,62,基于图形,设,设备的基,本,本图形生,成,成算法,3,）区域填,充,充,多边形填,充,充,用要求的,颜,颜色或图,案,案显示扫,描,描线与多,边,边形,的,的,相,相交区间,。,。,种子填充,根据边界,颜,颜色先填,充,充种子点,所,所在的像,素,素，再将,相,相邻的像,素,素坐标作,为,为新种子,，,，如此循,环,环往复填,充,充完成。,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,63,自,由,由,曲,曲,线,线,和,和,曲,曲,线,线,的,的,生,生,成,成,5.1,图,形,形,生,生,成,成,技,技,术,术,与,与,算,算,法,法,1,）,规,规,则,则,曲,曲,线,线,2,）,不,不,规,规,则,则,曲,曲,线,线,按,其,其,参,参,数,数,方,方,程,程,画,画,出,出,；,；,数,据,据,离,离,散,化,化,处,处,理,理,（,（,插,插,值,值,法,法,或,或,曲,曲,线,线,拟,拟,合,合,）,）,。,。,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,64,图,形,形,元,元,素,素,的,的,求,求,交,交,及,及,集,集,合,合,运,运,算,算,5.1,图,形,形,生,生,成,成,技,技,术,术,与,与,算,算,法,法,通,过,过,基,基,本,本,体,体,素,素,的,的,集,集,合,合,运,运,算,算（,并,并,、,、,交,交,、,、,差,差,）,）生,成,成,任,任,意,意,复,复,杂,杂,形,形,体,体,的,的,几,几,何,何,建,建,模,模,技,技,术,术,。,。,求,交,交,运,运,算,算,面,面,面,相,相,交,交,、,、,面,面,线,线,相,相,交,交,、,、,线,线,与,与,线,线,相,相,交,交,检,验,验,集,集,合,合,元,元,素,素,的,的,位,位,置,置,交,点,点,是,是,否,否,在,在,给,给,定,定,的,的,线,线,段,段,上,上,、,、,平,平,面,面,上,上,或,或,物,物,体,体,上,上,？,？,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,65,不,同,同,字,字,体,体,的,的,中,中,、,、,西,西,文,文,的,的,点,点,阵,阵,表,表,示,示,及,矢,矢,量,量,字,字,符,符,的,的,生,生,成,成,5.1,图,形,形,生,生,成,成,技,技,术,术,与,与,算,算,法,法,矢,量,量,型,型,字,字,符,符,用,矢,矢,量,量,代,代,码,码,序,序,列,列,表,表,示,示,字,字,符,符,的,的,各,各,个,个,笔,笔,画,画,；,；,点,阵,阵,型,型,字,字,符,符,为,每,每,个,个,字,字,符,符,定,定,义,义,了,了,一,一,个,个,字,字,符,符,掩,掩,码,码,来,来,表,表,示,示,该,该,字,字,符,符,的,的,像,像,素,素,图,图,案,案,的,的,一,一,个,个,点,点,阵,阵,。,。,用,字,字,符,符,库,库,存,存,储,储,每,每,个,个,字,字,符,符,的,的,形,形,状,状,信,信,息,息,。,。,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,66,5.2,图,形,形,变,变,换,换,技,技,术,术,基,本,本,概,概,念,念,图,形,形,变,变,换,换,：,：是,指,指,对,对,图,图,形,形,的,的,几,几,何,何,信,信,息,息,经,经,过,过,几,几,何,何,变,变,换,换,后,后,产,产,生,生,新,新,的,的,图,图,形,形,。,。,可,可,以,以,得,得,到,到,产,产,品,品,的,的,各,各,向,向,视,视,图,图,、,、,截,截,面,面,图,图,及,及,透,透,视,视,图,图,。,。,图,形,形,变,变,换,换,原,原,理,理,：,：将,图,图,形,形,上,上,的,的,点,点,的,的,坐,坐,标,标,变,变,换,换,成,成,新,新,图,图,形,形,上,上,对,对,应,应,点,点,的,的,坐,坐,标,标,。,。,图,形,形,变,变,换,换,后,后,连,连,接,接,点,点,时,时,必,必,须,须,保,保,持,持,原,原,来,来,的,的,拓,拓,扑,扑,关,关,系,系,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,67,5.2,图形变换技,术,术,二维图形的,变,变换,1.,窗视变换,2.,比例变换,3.,对称变化（镜像）,4.,平移变换,5.,旋转变换,6.,错切变换,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,68,5.2,图形变换技,术,术（一）,窗视变换,窗口,：,用户在所需,要,要的图形部,分,分区域选定,的,的观察窗。,有矩形窗、,圆,圆形窗、多,边,边形窗等。,视区：用图形设备,上,上定义的矩,形,形区域，用,于,于输出所要,显,显示的的图,形,形和文字。,一个屏幕上,可,可以定义多,个,个视区，用,于,于显示三视,图,图或轴测图,等,等。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,69,5.2,图形变换技,术,术（一）,窗视变换,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,70,5.2,图形变换技,术,术（一）,窗视变换,功能：放大和缩小,图,图形,主要用于局部放,大,大，对图形,进,进行修改编,辑,辑等。窗视,变,变换的放大,倍,倍数可通过,视,视区坐标与,窗,窗口坐标的,比,比例来确定,。,。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,71,5.2,图形变换技,术,术（一）,窗视变换原理：,V=V1,(V2-V1)/(W2-W1), (W-W1),或,(V-V1)/(W-W1)=(V2-V1)/(W2-W1),其意义为将,窗,窗口内的所,有,有距离都放,大,大一个倍数,，,，此倍数是,（,（,V2-V1)/(W2-W1),。,2022/10/25,计算机辅助,产,产品设计的,方,方法,72,5.2,图形变换技,术,术（一）,1.,当视区大小,不,不变时，窗,口,口缩小或放,大,大时，所,显示的图形,做,做相反的变化；,2.,当窗口大小,不,不变时，视,区,区缩小或放,大,大时，所显,示的图形做相同的变化；,3.,当窗口与视,区,区大小相同,时,时，所显示,的,的图形大小,比例不变；,4.,当视区纵横,比,比不等于窗,口,口纵横比时,，,，所显示,的图形会有,伸,伸缩变化。,窗口与视区,的,的变换 的,特,特点：,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,73,5.2,图形,变,变换,技,技术,（,（一,）,）,窗口,与,与视,区,区的,变,变换,的,的,特,特点,：,：,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,74,5.2,图形,变,变换,技,技术,（,（一,）,）,窗视,变,变换,的,的“,裁,裁剪,”,”技,术,术：,当操,作,作者,选,选择,了,了一,个,个窗,口,口，,计,计算,机,机是,如,如何,找,找到,窗,窗口,内,内目,标,标与,窗,窗口,外,外图,形,形间,的,的分,界,界线,的,的？,它,它采,用,用的,就,就是,“,“裁剪”技,术,术。,裁剪过程,为,为（编码,法,法）：,给裁,剪,剪对,象,象编,码,码；,对编,码,码做,逻,逻辑,乘,乘法,；,；,用逻,辑,辑乘,的,的结,果,果作,判,判断,并,并进,行,行求,交,交计,算,算。,2022/10/25,计算,机,机辅,助,助产,品,品设,计,计的,方,方法,75,5.2,图形,变,变换,技,技术,（,（一,）,）,窗视,变,变换,的,的“,裁,裁剪,”,”技,术,术：,给裁,剪,剪对,象,象编码：以,四,四位,二,二进,制,制编,码,码描,述,述点,的,的位,置,置,上、,下,下、,右,右、,左,左,（如,线,线段,的,的两,端,端点,编,编码,均,均为,零,零，,则,则可,见,见）,对,编,编码,做,做逻,辑,辑乘,法,法,（如,线,线段,的,的两,端,端点,编,编码,不,不全,为,为零,时,时，,做,做逻,辑,辑乘,）,）,逻,辑,辑乘结果,判,判断：,结果,不,不为,0,，不可,见,见,(,不裁,剪,剪,),结果,为,为,0,，不定,（部,分,分可,见,见或,完,完全,不,不可,见,见）,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,76,可,见,见,不,不,可,可,见,见,判,判,断,断,2022/10/25,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,产,产,品,品,设,设,计,计,的,的,方,方,法,法,77,5.2,图,形,形,变,变,换,换,技,技,术,术,（,（,二,二,）,）,二,维,维,图,图,形,形,的,的,几,几,何,何,变,变,换,换,点,的,的,表,表,示,示,方,方,法,法,为,为,(x,y),，,如,如,果,果,用,用,齐,齐,次,次,坐,坐,标,标,表,表,示,示,可,可,写,写,为,为,（,（,x,，,y,，,1),，,那,那,么,么,点,点,的,的,坐,坐,标,标,变,变,换,换,可,可,表,表,示,示,为,为,通,过,过,改,改,变,变矩,阵,阵的,参,参,数,数,可,可,以,以,得,得,到,到,各,各,种,种,图,图,形,形,的,的,