计算机在机械领域的应用

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1、计算机技术在机械专业领域的应用1计算机在机械设计中的应用1. CAD的基本应用绘图（几何实体造型）标准件库与调用标注一标准和规范的引用零件的设计计算将制图工具一一设计工具将通用的设计工具平台 一一专用的设计系统基于模块化设计方法的 CAD基于DFX设计方法的CAD基于优化设计方法的 CAD基于可靠性设计方法的 CAD支持自顶向下方式的 CAD智能CAD网络协同设计CAD常用软件：UG、Pro/E、二、CAE技术的应用1. 有限元分析使用有限元软件对机械结构进行性能分析：强度（应力）、刚度（应变和变形）、动态特性（固有频率、振动模态）、热态特性（温度场、热变形）。有限元建模：网格划分、边界条件的

2、确定。常用软件：ANSYS SAP ADINA、NASTRAN等2优化设计运用优化设计算法，以机械的某项或多项性能指标最优为目标，求解其设计参数。选定优化目标，构造目标函数。确定设计参数和约束条件软件：ISIGHT OPB22计算机在机械制造中的应用一、CAM技术的应用利用计算机辅助编制 CNC机床的零件加工程序。刀位轨迹计算（优化）、编辑、验证（仿真）、后置处理。二、CAPP技术的应用利用计算机辅助制定零件的加工工艺过程。零件信息的描述、毛坯选择、工艺过程拟定（工艺方案分析）、工艺参数计算、工艺文件的生成。创成式、派生式、半创成式、工具式。三计算机控制技术一、几个实例1轧钢机计算机控制系统控

3、制轧钢机轧制钢板时的张力和钢板厚度由张力传感器和厚度传感器检测实际张力和钢板实际厚度，将数据反馈给计算机，与张力和厚度的给定值比较， 经计算机按一定的规律计算， 输出控制信号给液压伺服系统， 由液 压伺服系统执行改变张紧辊的位置 和轧辊的间距，从而调节张力和钢板厚度到给定值。2. 发电机计算机控制系统 控制发电机的转速和电压由转速传感器和电压计检测发电机实际转速和实际电压， 将数据反馈给计算机， 与速度 和电压的给定值比较，经计算机按一定的规律计算，输出转速控制信号给电液转换器， 由电液转换器执行改变阀门的开度，从而调节发电机转速到给定值； 输出转速控制信号给 励磁器，由励磁器执行改变励磁电压

4、，从而调节电压到给定值3. 丝杆磨床螺距误差补偿计算机控制系统给丝杆螺母一个附加转动 补偿螺距误差 用圆光栅检测主轴 （被加工丝杆 ）的转动角度，直线光栅检测砂轮架纵向位移。两信 号经分频器处理后， 由相位计鉴相， 其数据送计算机，计算机按一定规律计算，输出螺距误 差补偿控制信号，由伺服电机执行，控制螺母作补偿螺距误差的转动。第三节 计算机控制系统的离散化设计计算机控制系统的设计， 是指在给定系统性能指标的条件下， 设计出数字调节器 （控制算法， Z 传递函数），使系统达到要求的性能指利用计算机作为控制器对机械设备的运行过程和运行状态进行自动控制。程序控制 顺序控制 恒值控制 最优控制计算机分

5、布式控制计算机直接控制 计算机监督控制 计算机分级控制自适应控制伺服控制 鲁棒控制3.计算机仿真的应用计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础， 以计算机及其相应的软件为工具， 通过虚拟 试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。 计算机仿真 （模拟） 早期称为蒙特卡罗方 法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到 1773 年法国自然学家 Buffon 为估计圆周率值所进行的物理实验。 根据 仿真过程中所采用计算机类型的不同， 计算机仿真大致经历了模拟机仿真、 模拟数字混合 机仿真和数字机仿真三个大的阶段。 20 世纪 50 年代计算机仿真主要采用模拟机； 60 年代后 串行

6、处理数字机逐渐应用到仿真之中， 但难以满足航天、 化工等大规模复杂系统对仿真时限 的要求；到了 70 年代模拟数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真 等众多高技术研究领域； 80 年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿 真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济 管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 一、计算机仿真的实 现 对于需要研究的对象， 计算机一般是不能直接认知和处理的， 这就要求为之建立一个既能反 映所研究对象的实质，又易于被计算机处理的数学模型。数学模型将研究对象的实质抽象出来， 计算机再

7、来处理这些经过抽象的数学模型， 并通过输 出这些模型的相关数据来展现研究对象的某些特质， 当然， 这种展现可以是三维立体的。 由 于三维显示更加清晰直观， 已为越来越多的研究者所采用。 通过对这些输出量的分析， 就可 以更加清楚的认识研究对象。 通过这个关系还可以看出， 数学建模的精准程度是决定计算机 仿真精度的最关键因素。 从模型这个角度出发， 可以将计算机仿真的实现分为三个大的步骤： 模型的建立、模型的转换和模型的仿真实验。1模型的建立 对于所研究的对象或问题， 首先需要根据仿真所要达到的目的抽象出一个确定的系统， 并且 要给出这个系统的边界条件和约束条件。 在这之后， 需要利用各种相关学

8、科的知识， 把所抽 象出来的系统用数学的表达式描述出来，描述的内容，就是所谓的 “数学模型 ”。这个模型是 进行计算机仿真的核心。系统的数学模型根据时间关系可划分为静态模型、 连续时间动态模型、 离散时间动态模型和 混合时间动态模型； 根据系统的状态描述和变化方式可划分为连续变量系统模型和离散事件 系统模型1.系统分析器 用于对已有系统进行分析。2. 系统设计器 在系统设计过程中， 用于对尚未有的系统进行性能考察， 对不同设计方案、 参数进行 分析比较。3. 系统观测器 在系统运行时，用于观测系统的运行状态。4. 系统预测器 在系统运行前，用于预测系统将产生什么现象。5. 系统训练器 用于训练系统的操作人员、管理人员。