現(xiàn)代設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法區(qū)別

1、.現(xiàn)代設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法區(qū)別（1）直覺設(shè)計階段 古代的設(shè)計是一種直覺設(shè)計。當(dāng)時人們或是從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或是全憑人的直觀感覺來設(shè)計制作工具。設(shè)計方案存在于手工藝人頭腦之中，無法記錄表達，產(chǎn)品也是比較簡單的。直覺設(shè)計階段在人類歷史中經(jīng)歷了一個很長的時期，17世紀(jì)以前基本都屬于這一階段。（2）經(jīng)驗設(shè)計階段 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，單個手工藝人的經(jīng)驗或其頭腦中的構(gòu)思已很難滿足這些要求。于是，手工藝人聯(lián)合起來，互相協(xié)作。一部分經(jīng)驗豐富的手工藝人將自己的經(jīng)驗或構(gòu)思用圖紙表達出來，然后根據(jù)圖紙組織生產(chǎn)。圖紙的出現(xiàn)，即可使具有豐富經(jīng)驗的手工藝人通過圖紙將其經(jīng)驗或構(gòu)思記錄下來，傳與他人，便于用圖紙對產(chǎn)品進

2、行分析、改進和提高，推動設(shè)計工作向前發(fā)展；還可滿足更多的人同時參加同一產(chǎn)品的生產(chǎn)活動，滿足社會對產(chǎn)品的需求及提高生產(chǎn)率的要求。因此，利用圖紙進行設(shè)計，使人類設(shè)計活動由直覺設(shè)計階段進入到經(jīng)驗設(shè)計階段。（3）半理論半經(jīng)驗設(shè)計階段 20世紀(jì)以來，由于科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展與進步，設(shè)計的基礎(chǔ)理論研究和實驗研究得到加強，隨著理論研究的深入、實驗數(shù)據(jù)及設(shè)計經(jīng)驗的積累，已形成了一套半經(jīng)驗半理論的設(shè)計方法。這種方法以理論計算和長期設(shè)計實踐而形成的經(jīng)驗、公式、圖表、設(shè)計手冊等作為設(shè)計的依據(jù)，通過經(jīng)驗公式、近似系數(shù)或類比等方法進行設(shè)計。依據(jù)這套方法進行機電產(chǎn)品設(shè)計，稱為傳統(tǒng)設(shè)計。所謂“傳統(tǒng)”是指這套設(shè)計方法已延用了很長

3、時間，直到現(xiàn)在仍被廣泛地采用著。傳統(tǒng)設(shè)計又稱常規(guī)設(shè)計。（3）現(xiàn)代設(shè)計階段 近30年來，由于科學(xué)和技術(shù)迅速發(fā)展，對客觀世界的認識不斷深入，設(shè)計工作所需的理論基礎(chǔ)和手段有了很大進步，特別是電子計算機技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，對設(shè)計工作產(chǎn)生了革命性的突變，為設(shè)計工作提供了實現(xiàn)設(shè)計自動或和精密計算的條件。例如CAD技術(shù)能得出所需要的設(shè)計計算結(jié)果資料、生產(chǎn)圖紙和數(shù)字化模型，一體化的CAD/CAM技術(shù)更可直接輸出加工零件的數(shù)控代碼程序，直接加工出所需要的零件，從而使人類設(shè)計工作步入現(xiàn)代設(shè)計階段。此外，步入現(xiàn)代設(shè)計階段的另一個特點就是，對產(chǎn)品的設(shè)計已不是僅考慮產(chǎn)品本身，并且還要考慮對系統(tǒng)和環(huán)境的影響；不僅要考慮技術(shù)

4、領(lǐng)域，還要考慮經(jīng)濟、社會效益；不僅考慮當(dāng)前，還需考慮長遠發(fā)展。例如，汽車設(shè)計，不僅要考慮汽車本身的有關(guān)技術(shù)問題，還需考慮使用者的安全、舒適、操作方便等。此外，還需考慮汽車的燃料供應(yīng)和污染、車輛存放、道路發(fā)展等問題。傳統(tǒng)設(shè)計是以經(jīng)驗總結(jié)為基礎(chǔ)，運用長期設(shè)計實踐和理論計算而形成的經(jīng)驗、公式、圖表、設(shè)計手冊等作為設(shè)計的依據(jù)，通過經(jīng)驗公式、近似系數(shù)或類比等方法進行設(shè)計。傳統(tǒng)設(shè)計在長期運用中得到不斷完善和提高，是符合當(dāng)代技術(shù)水平的有效設(shè)計方法。分析傳統(tǒng)的設(shè)計過程，可以看出傳統(tǒng)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)都是依靠設(shè)計者用手工方式來完成的。首先憑借設(shè)計者直接的或間接的經(jīng)驗，通過類比分析或經(jīng)驗公式來確定方案，由于方案的擬

5、定很大程度上取決于設(shè)計人員的個人經(jīng)驗，即使同時擬定幾個方案，也難于獲得最優(yōu)方案。由于分析計算受人工計算條件的限制，只能用靜態(tài)的、近似的方法，參考數(shù)據(jù)偏重于經(jīng)驗的概括和總結(jié)，往往忽略了一些難解或非主要的因素，因而造成設(shè)計結(jié)果的近似性較大，有時不符合客觀實際。此外，信息處理、經(jīng)驗或知識的存儲和重復(fù)使用方面還沒有一個理想的有效方法，解算和繪圖也多用手工完成，這不僅影響設(shè)計速度和設(shè)計質(zhì)量的提高，也難以做到精確和優(yōu)化的效果。傳統(tǒng)設(shè)計對技術(shù)與經(jīng)濟、技術(shù)與美學(xué)也未能做到很好的統(tǒng)一，使設(shè)計帶有一定的局限性。這些都是有待于進一步改進和完善之處。總之，傳統(tǒng)設(shè)計方法是一種以靜態(tài)分析、近似計算、經(jīng)驗設(shè)計、手工勞動為特

6、征的設(shè)計方法。顯然隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、生產(chǎn)技術(shù)的需要和市場的激烈競爭以及先進設(shè)計手段的出現(xiàn)，這種傳統(tǒng)設(shè)計方法已難以滿足當(dāng)今時代的要求，從而迫使設(shè)計領(lǐng)域不斷研究和發(fā)展新的設(shè)計方法和技術(shù)。現(xiàn)代設(shè)計是過去長期的傳統(tǒng)設(shè)計活動的延伸和發(fā)展，是傳統(tǒng)設(shè)計的深入、豐富和完善。隨著設(shè)計實踐經(jīng)驗的積累，設(shè)計理論的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進步，特別是計算機技術(shù)的高速發(fā)展，設(shè)計工作包括機械產(chǎn)品的設(shè)計過程產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。為區(qū)別過去常用的傳統(tǒng)設(shè)計理論與方法，人們把這些新興理論與方法稱為現(xiàn)代設(shè)計?！艾F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)”就是以滿足市場產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時間、成本、價格綜合效益最有為目的，以計算機輔助設(shè)計技術(shù)為主體，以知識為依托，

7、以多種科學(xué)方法及技術(shù)為手段，研究、改進、創(chuàng)造產(chǎn)品活動過程所用到的技術(shù)群體的總稱。現(xiàn)代設(shè)計不僅指設(shè)計方法的更新，也包含了新技術(shù)的引入和產(chǎn)品的創(chuàng)新。目前現(xiàn)代設(shè)計方法所指的新興理論與方法主要包括優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、設(shè)計方法學(xué)、計算機輔助設(shè)計、動態(tài)設(shè)計、有限元法、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計、人機工程、并行工程、價值工程、反求工程設(shè)計、模塊化設(shè)計、相似性設(shè)計、虛擬設(shè)計、疲勞設(shè)計、三次設(shè)計、摩擦學(xué)設(shè)計、綠色設(shè)計等?，F(xiàn)代設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的關(guān)系如下。繼承關(guān)系?，F(xiàn)代設(shè)計是過去長期的傳統(tǒng)設(shè)計活動的延伸和發(fā)展，它繼承了傳統(tǒng)設(shè)計的精華，克服了傳統(tǒng)設(shè)計的一些不足。共存于突破的關(guān)系。設(shè)計方法的發(fā)展，都有著時序性、繼承性，兩種方法在

8、一定時間內(nèi)還會共存。當(dāng)前的現(xiàn)代設(shè)計方法正處在發(fā)展之中，可以預(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)的進步必將有新的突破。傳統(tǒng)設(shè)計以經(jīng)驗、試湊、靜態(tài)、定性分析、手工勞動為特征，導(dǎo)致設(shè)計周期長，設(shè)計質(zhì)量差，設(shè)計費用高，產(chǎn)品缺乏競爭力。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中相繼出現(xiàn)了一系列新型理論與方法。這些新興理論與方法統(tǒng)稱為現(xiàn)代設(shè)計方法。現(xiàn)代設(shè)計主要有下列特點。（1） 系統(tǒng)性 現(xiàn)代設(shè)計方法是邏輯的、系統(tǒng)的設(shè)計方法。目前有兩種體系：一種是德國倡導(dǎo)的設(shè)計方法學(xué)，用從抽象到具體的發(fā)散的思維方法，以“功能原理結(jié)構(gòu)”框架為模型的橫向變異和縱向綜合，用計算機構(gòu)造多種方案，評價決策選出最優(yōu)方案。另一種是美國倡導(dǎo)的創(chuàng)造性設(shè)計學(xué)，

9、在知識、手段和方法不充分的條件下，運用創(chuàng)造技法，充分發(fā)揮想象，進行辯證思維，形成新的構(gòu)思和設(shè)計。傳統(tǒng)設(shè)計方法是經(jīng)驗、類比的設(shè)計方法，用收斂性的思維方法，過早地進入具體方案，對功能原理的分析既不充分又不系統(tǒng)，不強調(diào)創(chuàng)新，也很難得到最優(yōu)方案。（2） 社會性 現(xiàn)代設(shè)計將產(chǎn)品設(shè)計擴展到整個產(chǎn)品生命周期，發(fā)展了“面向X”技術(shù)，即在設(shè)計過程中同時考慮制造、維修、成本、包裝、運輸、回收、質(zhì)量等因素。在現(xiàn)代設(shè)計開發(fā)新產(chǎn)品的整個過程中，從產(chǎn)品的概念形成到報廢處理的全壽命周期中的所有問題，都要以面向社會、面向市場為主導(dǎo)思想考慮解決。設(shè)計過程中的功能分析、原理方案確定、結(jié)構(gòu)方案確定、造型方案確定，都要隨時按市場經(jīng)濟

10、規(guī)律進行盡可能定量的市場分析、經(jīng)濟分析、價值分析?，F(xiàn)代設(shè)計要求，以并行工程方法指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)管理體制的改革和新產(chǎn)品設(shè)計工作，以相似性設(shè)計、模塊化設(shè)計來更好地滿足廣泛的變化的社會需求，以反求工程技術(shù)消化、應(yīng)用國際先進技術(shù)，以摩擦學(xué)設(shè)計方法來提高機械效率，已三次設(shè)計方法來有效地提高產(chǎn)品性能價格比。 傳統(tǒng)設(shè)計是由技術(shù)主管指導(dǎo)設(shè)計，設(shè)計過程中多為單純注意技術(shù)性，設(shè)計產(chǎn)品試制后才進行經(jīng)濟分析、成本核算，很少考慮社會問題。（3） 創(chuàng)造性 現(xiàn)代設(shè)計強調(diào)激勵創(chuàng)造沖動，突出創(chuàng)新意識，力主抽象的設(shè)計構(gòu)思，擴展發(fā)散的設(shè)計思維、多種可行的創(chuàng)新方案，廣泛深入地評價決策，集體運用創(chuàng)造技法，搜索創(chuàng)新工藝試驗，不斷要求最優(yōu)方案

11、。傳統(tǒng)設(shè)計一般是封閉收斂的設(shè)計思維，陷入思維定勢，過早地進入定型實體結(jié)構(gòu)，采用經(jīng)驗類比和直接主官的評價決策。（4） 宜人性 現(xiàn)代設(shè)計強調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的實用性，外觀形體的美觀性、藝術(shù)性和時代性，在保證產(chǎn)品物質(zhì)功能的前提下，盡量使用戶產(chǎn)生新穎舒暢等精神感受。他要求從人的生理和心理特征出發(fā)，通過功能分析、界面安排和系統(tǒng)綜合，滿足人一機一環(huán)境等之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，發(fā)揮系統(tǒng)潛力，提高效率。工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計和人機工程提高了產(chǎn)品的精神功能，不斷滿足宜人性要求。傳統(tǒng)設(shè)計往往強調(diào)產(chǎn)品的物質(zhì)功能，忽視或不全面考慮精神功能，而僅憑經(jīng)驗或自發(fā)地考慮人一機一環(huán)境之間的關(guān)系，強調(diào)訓(xùn)練用戶來適應(yīng)機器的要求。（5） 最優(yōu)化 現(xiàn)代

12、設(shè)計重視綜合集成，在性能、技術(shù)、經(jīng)濟、制造工藝、使用、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展等各種約束條件之下，在廣泛的學(xué)科領(lǐng)域之間，通過計算機以高效率綜合集成為最新科技成果，尋求最優(yōu)方案和參數(shù)。它利用優(yōu)化設(shè)計、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和工程遺傳算法等求出各種工作條件下的最優(yōu)解。傳統(tǒng)設(shè)計屬于自然優(yōu)化，在設(shè)計評定再設(shè)計的循環(huán)中，憑借設(shè)計人員的有限知識、經(jīng)驗和判斷力選取較好方案，因而受任何效率的限制，難以對多變量系統(tǒng)在廣泛影響因素下進行定量優(yōu)化。（6） 動態(tài)化 現(xiàn)代設(shè)計在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，考慮生產(chǎn)中實際存在的多種變化量（如產(chǎn)品工作可靠性問題中的考慮載荷譜、負載率等隨機變量）的影響，進行動態(tài)特性的最優(yōu)化，根據(jù)概率論和統(tǒng)計學(xué)方法，

13、針對載荷、應(yīng)力等因素的離散性，用各種運算方法進行可靠性設(shè)計，對一些復(fù)雜的工程分析問題還可用有限元法、邊界元法等數(shù)值解法得到滿意的結(jié)果。傳統(tǒng)設(shè)計以靜態(tài)分析和少變量為主。如機械學(xué)中將載荷、應(yīng)力等因素做集中處理，由此考慮安全系數(shù)，這與實際工況相差較遠。（7） 設(shè)計過程智能化 這是指借助于人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)，由計算機完成一部分原來必須由設(shè)計者進行的創(chuàng)造性工作?，F(xiàn)代設(shè)計認為，各種生物在自己的某些領(lǐng)域里具有極高的水平。仿生學(xué)研究如何模仿生物的某些高水平的能力。由于生物中人的只能最高，人能通過知識和信息的獲取、推理和運用，解決極復(fù)雜的問題。在已被認識的人的思維規(guī)律的基礎(chǔ)上，在智能工程理論的指導(dǎo)下，以計算

14、機為主模仿人的職能活動，能夠設(shè)計出高度智能化的產(chǎn)品和系統(tǒng)。傳統(tǒng)設(shè)計局部上自發(fā)地運用某些仿生規(guī)律，但這很難達到高度智能化的要求。（8） 設(shè)計手段的計算機化和數(shù)字化 計算機在設(shè)計中的應(yīng)用已從早期的輔助分析、計算機繪圖，發(fā)展到現(xiàn)在的優(yōu)化設(shè)計、并行設(shè)計、三維建模、設(shè)計過程管理、設(shè)計制造一體化、仿真和虛擬制造等。特別是網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用，加速了設(shè)計進程，提高了設(shè)計質(zhì)量，便于對設(shè)計進程的管理，方便了各有關(guān)部門及協(xié)作企業(yè)間的信息交換。傳統(tǒng)設(shè)計是人工計算、繪圖、使用簡單的工具，設(shè)計的準(zhǔn)確性和效率都受限制，修改設(shè)計也不方便。（9） 設(shè)計和制造一體化 它強調(diào)產(chǎn)品設(shè)計制造的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型和計算機集成制造。設(shè)計過程

15、組織方式由傳統(tǒng)的順序方式逐漸過渡到并行設(shè)計方式，與產(chǎn)品有關(guān)的各種過程并行交叉的設(shè)計，這可以減少各種修改工作量，有利于加速工作進程，提高設(shè)計質(zhì)量。并行設(shè)計的團隊工作精深和有關(guān)專家協(xié)同工作，有利于得到整體最優(yōu)解。設(shè)計手段的擬實化，三維造型技術(shù)、仿真及虛擬制造技術(shù)以及快速成型技術(shù)，使得人們在零件制造之前就可以看到它的形狀甚至摸到它，可以大大改進設(shè)計的效果。現(xiàn)代設(shè)計利用高速計算機，可以將各種不同目的設(shè)計方法、各種不同的設(shè)計手段綜合起來，以求得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解。現(xiàn)代設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的比較系統(tǒng) 方法 手段傳統(tǒng)設(shè)計 靜態(tài) 經(jīng)驗 手工現(xiàn)代設(shè)計 動態(tài) 科學(xué) 計算機1)機械零件的可靠性設(shè)計零件的可靠性設(shè)計是指在規(guī)定

16、的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下、完成規(guī)定功能的能力可靠性設(shè)計的主要特征是將常規(guī)設(shè)計方法中所涉及的設(shè)計變量如材料強度、疲勞壽命、尺寸、應(yīng)力等，看成服從某種分布的隨機變量然后根據(jù)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)要求，用概率統(tǒng)計的方法得出零部件和元器件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和尺寸根據(jù)概率論的觀點，再孤立地講安全系數(shù)是沒有意義的，必須和對應(yīng)的可靠性聯(lián)系起來比如：按常規(guī)設(shè)計方法，安全系數(shù)大于1的零件是不應(yīng)該失效的，但在實際中，安全系數(shù)很大的零件也有發(fā)生失效的事件，這種現(xiàn)象從我們常規(guī)的設(shè)計方法是不能理解的，而從概率設(shè)計的觀點來講是完全合乎規(guī)律的如將引起零件失效的因素統(tǒng)稱為“應(yīng)力”，用S表示，則S可表示為各種失效因素，S (i=1、2 、

17、 )的函數(shù)S=廠(s1，s2， ，s )同樣將零件抵抗失效的因素稱為“強度”，用r 表示，則r可表示為各種影響強度的因素 (i=1、2、 、 )的函數(shù)r=g( l，r2， ，rn)在可靠性設(shè)計中，由于應(yīng)力S和強度r都是隨機變量，因此，判斷一個零件是否安全可靠，是以強度r大于應(yīng)力S所發(fā)生的概率來表示的，其設(shè)計準(zhǔn)則為R()=P(rS) R式中R()表示零件在運行中的安全概率，即可靠度它是指零件在工作時間內(nèi)的一種能力R稱為零件的許用可靠度，它表示零件在規(guī)定時間內(nèi)和規(guī)定的條件下實現(xiàn)設(shè)計要求的一種能力，即許用安全概率2)機械零件的優(yōu)化設(shè)計按傳統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計方法，對絕大多數(shù)零件(如齒輪模數(shù)、齒數(shù)、輪齒寬、螺

18、旋角等參數(shù))所設(shè)計的結(jié)果盡管在剛度、強度兩方面可以滿足設(shè)計要求，但由于經(jīng)驗性和盲目性，而不能達到最優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化設(shè)計跳出了傳統(tǒng)的設(shè)計思想，它是在符合一系列限制條件的前提下，求出滿足最優(yōu)效果的設(shè)計參數(shù)解，由于計算量大，在計算機出現(xiàn)前只是推斷，近年來該技術(shù)有了很快的發(fā)展這里借助一個例子簡單介紹幾個基本概念例 設(shè)計一容積為、r的無蓋圓柱筒，要求用料最省(1)設(shè)計變量：設(shè)計中必須最后確定的各個參數(shù)如上例中圓柱筒底面半徑 l，桶高X2(2)約束條件：各個變量從實際工程出發(fā)，其取值范圍所受到各種各樣的限制和條件約束分為等式約束和不等式約束如上例中桶的容積 V=舵12z2 等式約束桶底圓半徑 l0 不等式約束

19、桶高 z20 不等式約束(3)目標(biāo)函數(shù)：目標(biāo)函數(shù)是預(yù)期優(yōu)化目標(biāo)中各設(shè)計變量關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式如上例中，用料最省(4)最優(yōu)化方法：最優(yōu)化問題也稱數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，根據(jù)數(shù)學(xué)模型中是否包含約束條件分為無約束優(yōu)化問題和約束優(yōu)化問題常見無約束化方法有：一維搜索法、梯度法、牛頓法、共軛方向法常見約束優(yōu)化法有：約束一維搜索、可行方向法、懲罰函數(shù)法等如上例即可構(gòu)造懲罰函數(shù)求解 l、 23)機械零件的計算機輔助設(shè)計在主要是人工資料檢索、手工計算和繪圖的傳統(tǒng)設(shè)計中，往往需要較多的人力和較長的設(shè)計周期特別是對一些復(fù)雜的計算及繪圖，只能采取近似計算及作圖，影響了設(shè)計的質(zhì)量計算機輔助設(shè)計(CAD)可把人們的經(jīng)驗、智慧和創(chuàng)造力

20、與計算機高速運算的功能有機地結(jié)合起來。有利于發(fā)揮人和機器的各自特長，大大加速設(shè)計進程借助于CAD系統(tǒng)，我們可以用精確計算代替近似計算，用計算機繪圖代替手工繪圖，從而使設(shè)計理論和結(jié)果日趨完善基于機械加工的參數(shù)化汽車變速器零件設(shè)計方法在機械設(shè)計中常常涉及到實體表面為空間去面構(gòu)成的零件，如蝸桿、蝸輪和斜齒輪的齒廓表面、螺紋和螺旋的形成表面。對于這一類零件用簡單的并、交和差運算方法來造型是非常困難的，在這種情況下可采用機械加工的方法來構(gòu)造零件的實體模型。程序的基本算法為：（1） 分別定義表示零件和加工刀具的AcDb3dSolid類指針；（2） 調(diào)用AcDb3dSolid類的成員函數(shù)構(gòu)造零件毛坯和刀具；

21、（3） 利用三維幾何變換矩陣將刀具移到零件毛坯的加工位置；（4） 調(diào)用Acad:ErrorStatus booleanOper()函數(shù)進行差運算，在零件毛坯上除去被加工部分；（5） 用循環(huán)結(jié)構(gòu)和三維幾何變換矩陣改變刀具和零件毛坯的位置，重復(fù)進行差運算，直到模型建立完成。在每調(diào)用一次booleanOper()函數(shù)進行差運算時，表示刀具的實體將從數(shù)據(jù)庫中刪除。因此，生成的刀具只能在循環(huán)結(jié)構(gòu)中使用一次。解決的方法為：一是每進行一次差運算，重新成一把刀具，二是只生成一把刀具，然后在每次差運算中利用復(fù)制的刀具參加運算。顯然，采用第二種方法有利于縮短刀具生成時間。在ARX應(yīng)用程序中，實體的復(fù)制不宜用ads

22、-command（）函數(shù)調(diào)用系統(tǒng)的“COPY”命令，而應(yīng)調(diào)用ARX庫中的克隆函數(shù)clone()來完成。調(diào)用形式為：AcDbEntity*Clone=AcDbEntity:cast(p0Bj-clone():其中，pClone表示生成的復(fù)制對象指針：p0b表示源對象的指針。下面通過變速器斜齒輪齒廓成實例，說明在ARX應(yīng)用程序中三維實體造型的設(shè)計方法和關(guān)鍵技術(shù)。程序的設(shè)計思路和斜齒輪齒廓成原理首先，按斜齒輪齒頂圓等尺寸要求生成圓柱體；第二，按齒形的尺寸要求生成刀具；第三，用循環(huán)結(jié)構(gòu)進行差運算，逐步形成齒輪齒廓。為了減少對實體進行布爾運算的次數(shù)、縮短齒廓生成時間，在循環(huán)結(jié)構(gòu)中只成一個齒槽，其余部分利

23、用復(fù)制技術(shù)和交運算生成。齒輪齒廓的生成原理為：將斜齒輪傾斜角和齒輪寬度分成n等份，在齒輪圓柱體要軸線每旋轉(zhuǎn)1/n轉(zhuǎn)，刀具沿軸線移動1/n齒寬時，做一次布爾差運算，重復(fù)執(zhí)行。當(dāng)一個齒形完成后，用同樣的方法生成第二個齒的齒廓，直到形成一個360的完整齒輪。零件模型的參數(shù)控制方法零件的特征系統(tǒng)文件是與實體描述文件緊密相關(guān)的。實體描述文件可以獨自構(gòu)成實體模型，而特征系統(tǒng)文件僅將實體中部分信息提取出來，不具備生成實體的能力，不能脫離實體而存在。在基于ObjectARX的AutoCAD二次開發(fā)環(huán)境下，采用參數(shù)驅(qū)動對已生成的模型進行修改。設(shè)計人員可以在特征系統(tǒng)文件中定義各種參數(shù)，包括數(shù)值量尺寸值、布爾量是否

24、包括某一特征，還可以在特征系統(tǒng)文件中利用尺寸符號表達式建立尺寸的關(guān)系，實現(xiàn)對模型的參數(shù)控制。因此，對于汽車變速器這樣的系列產(chǎn)品，建立了零件參數(shù)化特征模型后，利用特征系統(tǒng)文件可以實現(xiàn)對零件的特征組成及定型尺寸及定位尺寸的參數(shù)控制，從而實現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)及尺寸的零件生成。另一方面，修改零件操作命名文件可以生成圖形，因此修改特征系統(tǒng)文件和修改操作命令文件都可以生成圖形，實現(xiàn)圖形參數(shù)控制。對于復(fù)雜零件，編寫參數(shù)化操作命令文件比較困難，不容易得到需要的結(jié)果；而建立了零件參數(shù)化模型后采用修改特征系統(tǒng)文件的方法則有較大的靈活性。但在生成零件時，執(zhí)行的是操作命令文件，特征系統(tǒng)文件只能作為操作命令文件執(zhí)行中調(diào)用的一部

25、分，用來執(zhí)行修改操作。在變速器零件圖型參數(shù)化生成中，采用了這兩種修改方法。變速器的設(shè)計方法1. 設(shè)計要求的確定汽車變速器的設(shè)計工作是將變速器功能及其他要求轉(zhuǎn)化為具體結(jié)構(gòu)。汽車變速器的主要功能是是汽車在各種使用條件下得到足夠的動力性與燃油經(jīng)濟性，此外還應(yīng)使汽車具有倒向行駛、中斷動力行駛等。汽車變速器設(shè)計要求有：是汽車具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟性、具有空檔和倒檔、操作簡便、工作可靠、噪聲小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等。2. 設(shè)計階段分析下面按設(shè)計方法學(xué)觀點對設(shè)計進行分析，以便更好地了解設(shè)計過程。在說明性設(shè)計模型中，一般都包括方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、詳細設(shè)計三個階段。方案設(shè)計從功能分析開始，在復(fù)雜系統(tǒng)中采用功能

26、分解原則將復(fù)雜系統(tǒng)分解為功能元，每個功能元功能單一易用結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。可以用形態(tài)學(xué)矩陣來表達功能分解的過程。汽車機械式變速器經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，已積累了相當(dāng)?shù)脑O(shè)計和生產(chǎn)經(jīng)驗，形成不少定型的產(chǎn)品?，F(xiàn)代汽車大都采用三軸式變速器，某些微型車和轎車也有選用二軸式變速器的。在變速器上廣發(fā)采用斜齒輪傳動，用同步器換檔。汽車變速器方案設(shè)計具體內(nèi)容包括：（1） 確定變速器的軸數(shù)，如兩軸式、三軸式；（2） 確定變速器檔位數(shù)和各檔數(shù)比；（3） 檔位布置的先后順序；（4） 倒檔傳動方案設(shè)計；在手工設(shè)計過程中，方案設(shè)計由經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員擔(dān)任。設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗及參考相似產(chǎn)品，利用一定的繪圖和計算手段完成設(shè)計方案。下面

27、對設(shè)計方案進行歸納。汽車變速器的方案設(shè)計遵循下列一些原則：為滿足變速器軸足夠的剛性及裝配工藝性和換檔方便，汽車變速器中低檔一般布置在靠軸的后支撐處，并按低檔到高檔的順序布置各檔齒輪。一般對于前進檔的采用同步器換檔，對于倒檔采用滑動齒輪換檔。倒檔布置方案根據(jù)倒檔傳動比級變速器外形尺寸要求確定。在各檔傳動比設(shè)計時，先根據(jù)汽車最高車速確定最高檔傳動比，然后按等比級數(shù)大致確定其他各檔的傳動比。在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，根據(jù)方案設(shè)計中確定的變速器中各零部件的布置順序及裝配方式，大致確定各零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，包括各檔齒輪結(jié)構(gòu)及主要尺寸，各軸的結(jié)構(gòu)及主要尺寸，同步器的結(jié)構(gòu)及主要尺寸。在詳細設(shè)計階段，根據(jù)變速器中個零件設(shè)

28、計經(jīng)驗公式計算出個零件的機構(gòu)、尺寸，即需要確定各檔齒輪、同步器、軸、軸承、花鍵的結(jié)構(gòu)和詳細尺寸，并將這些零件級變速器裝配件以圖形的方式表達出來。在手工設(shè)計過程中，各零件的結(jié)構(gòu)及尺寸主要是根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗及相似產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、尺寸得到的。先參考同類產(chǎn)品設(shè)計建立一種結(jié)構(gòu)模型，然后根據(jù)設(shè)計公式進行計算，從上到下逐步細化設(shè)計。設(shè)計過程中要不斷校核原來設(shè)計，如果滿足不了設(shè)計的要求，需求根據(jù)經(jīng)驗修改其中某些參數(shù)，然后重新開始細化過程。從整個設(shè)計過程來看，手工設(shè)計是根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗進行的試探性設(shè)計過程。在手工設(shè)計過程中，產(chǎn)品的性能主要在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段確定，而結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)經(jīng)驗進行的，因此所設(shè)計出的產(chǎn)品性能如何設(shè)計人員也不很清楚，而只能通過試制、試驗來確定。如果設(shè)計結(jié)果不能滿足設(shè)計要求，就重新修改結(jié)構(gòu)設(shè)計甚至方案設(shè)計來進行下一輪設(shè)計。在手工設(shè)計中經(jīng)驗非常重要，而如果缺少設(shè)計經(jīng)驗產(chǎn)品的設(shè)計就需要多次反復(fù)進行，這樣影響產(chǎn)品的開發(fā)速度。在近百年中，汽車設(shè)計技術(shù)也經(jīng)歷了由經(jīng)驗設(shè)計發(fā)展到以科學(xué)實驗和技術(shù)