機械設計軟件范文

導語：如何才能寫好一篇機械設計軟件，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1CAD技術對于農業機械設計軟件的重要性

CAD三維技術能大幅減少農業機械軟件設計所需要花費的時間，提高產品的工作效率，并且能給予農業機械軟件設計質量更高的保障。利用CAD技術使得機械結構的各個部門合作更加緊密和流暢。在農業機械軟件設計中融入CAD技術的具體優勢主要體現在兩方面:一是使得零件設計更加方便。傳統的設計方法只能單獨對零件進行設計，導致零件之間常常因為協調差而出現故障。而CAD技術能夠在虛擬的環境下對零件進行整體設計，能對零件周邊設計失誤處進行檢測和修復，通過動態回放方式迅速查找錯誤源;二是大大縮短了農業機械軟件設計的周期。CAD技術屬于目前軟件設計比較先進的、操作性強的設計技術，在對農業機械軟件設計進行創新方面有著巨大的優勢，能在保留原有機械軟件設計信息基礎上進行局部的創新和修改，避免了重復設計所浪費的時間和精力。

2基于CAD技術的農業機械設計軟件的形成

2.1軟件工具

我們經常會使用3DMAX、Solidworks、Pro/E等軟件來進行建模，這些軟件一般具有很強的零件裝配以及運動模擬功能，能夠輕松地構建出模具機構的三維動畫效果圖。在實際軟件設計中不管采用哪種軟件來建模，都需要考慮到后期動畫制作的軟件接口問題。在計算機軟件的程序接口方面，包括圖形程序接口統稱為API，結合目前軟件圖形技術的特點，本軟件選擇發展迅速、功能齊全、操作方便的DirectX來作為軟件設計圖像技術平臺。農業機械計算機輔助設計系統開發工具主要有程序語言和對已有的應用軟件進行二次開發這兩種方式。我們在實際操作中，由于使用程序語言比較靈活，成本控制較為簡單，選擇范圍較大，故而本軟件采用可視化程序語言VB來實施。在機構數據方面采用XNL技術，避免解析文件格式帶來的麻煩，為下一步工作提供便利。

2.2軟件結構

依據軟件設計的目標、內容，可以確定出軟件結構流程。從CAD圖紙到3DMAX建模再到中間的數據分析和校核，形成一個有效的軟件流程。另外還要包括3D組件完備的農業機械設計計算機輔助系統。

2.3軟件制作

在“部件”場景使用方面可以采用樹控件方式實現，可以在控件內直接選擇各部門的內容，在控件右上方進行圖形顯示，在控件下方進行各個參數的修改，對于3D圖形現實以及動畫都能夠采用Di-rect3D技術來實現，對于文件系統采用XML文件來實現，這樣使得軟件實際性能發揮較好。此外，考慮到計算機輔助系統的特征，可以針對各個部件進行參數直接輸入設定。首先，在3D圖形顯示窗口可以采用點擊的方式選擇部件，當出現子部件時可以根據各個子部件虛擬出一個可以在導航窗口中選擇并進行參數設置的基本部件;其次，為了實現軟件組件化和簡便化，提高軟件的可操作性和反復使用，在軟件中3D部分設計一個通用的基于Direct3D的3D控件。再者，使用隨想表達式計算類庫來進行動態公式的解析使用。隨想表達式計算控件能夠幫助用戶程序構建出解算效能的DLL系列組件，從而提高程序的可伸展性。目前隨想表達式計算類庫支持將近120種函數以及單行表達式計算和自定義變量表達式分部計算的功能，還具有較強的自動檢測和修改錯誤的能力。最后，軟件系統可以采用DOM技術來對XML文檔進行解析和操作，DOM技術能將XML文檔繼續南行結構信息的樹形構建，將文檔的頂端看作跟點，構成元素看作節點，每一個節點都存在可以交互的對象，DOM能找到每一個節點元素對應的屬性關系和存儲內容，將一個XML文檔快速轉換成程序中的一個對象集合，從而實施任意操作。同時，也可以對于DOM樹下的XML文檔采用XPath進行識別和匹配，然后在對文檔的結構和內容進行訪問與更新。

3基于CAD技術的農業機械設計軟件的優點

3.1虛擬組裝

在原始二維AutoCAD上進行三維建模需要進行DXF文件格式得轉化，然后輸入到3DMAX中。農業機械系統運動部件的運動方式可以利用運動方程進行設定，比如齒輪部件可以通過在“運動軌跡定義”后輸入軸旋轉的運動方程來進行轉動速度的調整。

3.2動畫實現

Direct3D可以采用直接截取動畫和關鍵幀動畫兩種方式來提供高質量的動畫。實現直接截取動畫需要創建相應的移動回調函數，并進行相應的計算來實現對動畫的有效截取。關鍵幀動畫功能在IDi-rect3DRM3接口中可以找到，通過應用程序代碼創建動畫對象，然后設置旋轉、定位以及縮放鍵來控制動畫對象。

3.3動畫仿真

在對軟件結構中得每一個組件和部件完成設置后便可以進入仿真頁面。通過仿真頁面的輸出窗口可以觀察到整個機械的運動情況，可以隨意的調整觀察角度從而分析機械的運動情況。同時在仿真頁面的數據顯示欄目，能夠隨時選定部件數據的動態輸入，從而做到對部件運動的及時監控和分析。

4應用建議

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關鍵詞： 項目教學法 機械設計軟件CAD/CAXA課程 實際應用

工程科學跨領域發展，各學科交叉覆蓋互通，機械學科是工程學科中難以撼動的基礎學科。機械設計制造更是機械專業的重中之重，機械設計軟件CAD/CAXA課程的開設，生動了課堂計算機教學，充分調動了學生的學習積極性和直觀實踐性，使學生直接面對屏幕的圖形圖像，為傳統意義上的機械設計制造專業提供了更加精確的模擬和實踐。因此，我們要抓住機遇銳意改革，積極探索項目教學法在機械設計軟件CAD/CAXA課程中的應用，培養實際掌握CAD/CAXA技能的專業人才，使其成為具有專業繪圖知識、技術應用能力強、零距離上崗的技術應用型人才。我校機械制造、機械設計專業的教學工作也始終圍繞這個目標開展，在教學實踐中不斷探索突出“能力培養”的模式，積極采用“項目引導教學法”。對CAD/CAXA課程采取項目教學法，可突出體現以“學生為主體”、“培養能力為基石”、“就業崗位為教學向導”，著重培養學生技術應用能力的教育之本，達到優異的教學效果。

一、對傳統中等職業教育教學創新，實現教育教學的突破

多年以來傳統中等職業教育遵循的教學原則是以文化基礎課為主體，在此基礎上教授專業課基礎知識。教學方式多為灌輸學生實體固化知識，強調文化科目與專業科目知識理論為主體，側重知識的科學性、系統性，課堂教學以新舊知識之間的聯系為主體，主攻識記，強調以教學、教材、教師為中心，重理論、輕實踐，理論與實踐嚴重脫節，忽視對學生能力和創造力的培養，造成畢業生上崗后職業素質偏低，實踐動手能力不強，競爭力差，無法適應市場需求，所以對傳統中等職業教育模式進行改革迫在眉睫。

項目教學法“既引導行為在過程中實踐得到并掌握知識”，由德國著名教育學家提出，其核心重點就是針對學生的關鍵能力的培養，關鍵能力指任何職業需要的不斷適應飛速發展的科學技術所需要的一種綜合職業能力。項目教學法促使學生更加及早地接觸到工作中遇到的問題并運用已有的知識共同解決，此種方法注重學生的分析能力、團結協作能力、綜合概括能力、動手能力等綜合能力，并且極大地拓展了學生思考問題的深度、廣度，對中等職業學生有很大的針對性，強調學以致用，受到廣大師生的廣泛好評。在不斷積極進取不斷創新改革的教學模式探索中，“項目教學法”已逐漸取代傳統的“理論教育為基礎”的行為感官學習理論模式，成為中等職業教育專業科目教學創新積極探索追求的新教學法。

二、“項目式教學”模式在機械設計軟件CAD/CAXA課程中的實際應用

機械設計CAD/CAXA制造工程師課是一門理論和實踐性都很強的學科，在教學中，需要理論和實踐相結合，理論教學為依據指導上機實習教學，通過實習上機教學加深對理論知識的理解吸收，教師需要處理好理論教學與上機實習教學的互助關系。在理論與實踐的教學中，積極鍛煉學生的實踐動手能力，提高學生分析問題、解決問題的能力，做到項目式教學，衍生項目式解決，延伸出解決工程過程，掌握工程的概念性。機械設計CAD/CAXA制造工程師課作為軟件課程，理論知識比較抽象，例如繪制三維實體造型，傳統模式教學從二維到三維再到二維，對于復雜造型學生空間想象能力差，思維和學習起來非常吃力。通過項目式教學，直接上機實踐面向CAD/CAXA三維立體軟件，對所設計的實體模型的演示和繪制，可以使學生快速、直觀、形象生動、靈活地學習理解掌握軟件和所學模型繪制。CAXA實體設計制造突破參數化造型在曲面和復雜性方面造型受到的限制，適合于初學學生。而基礎差的學生，學習理論和知識時特別吃力，但對上機操作繪制很感興趣，熱情很高，教師應因勢利導、揚長避短、精心設計教學內容，改進教學方法，加強對學生上機操作的實際技能培養。例如繪制實際工程中常用零件模型，若采用傳統“教師講學生聽”的教學模式，就不能很好地調動學生的主動性，且學生也記不住理論知識，課后若換類似的課題，學生依然不能憑己之力解決。所以，在上述情況下應該提高學生上機操作面對繪制實際模型自己動腦分析解決的能力，我采用“項目式教學法”引導學生掌握并解決實際問題?！绊椖渴浇虒W法”是通過實施一個完整項目的工作過程，起到教學活動和引導行為的作用，教師主導學生發揮主觀能動作用，師生共同組成項目小組進行的教學活動。其具體過程如下：

1.確定項目任務

項目教學法的課前準備工作是首要環節，即啟發學生充分發揮自身的自主能力。我和學生一起討論、解決、拓展問題，引導學生應用所掌握的軟件命令進行創新性正確的設計：繪制三維實體零件模型。這樣學生就成為教學中的主角，而我則轉換為引導者、教學的服務者。首先確定任務：上機應用CAXA制造工程師繪制出課例“連桿的實體造型”。明確任務后，學生提出相應問題：“如何選擇建立坐標面？如何選擇構造基準面？如何安排命令順序？”在學生繪圖時，教師需適時指導學生：繪制實體模型時先選擇正確的坐標面，再繪制線框造型和實體造型，也可以采用不同的順序來繪制，但應采用更好、更合適、更符合標準的方式繪制，這樣學生就會主動積極地查資料動腦筋，互相討論，其興趣高漲，課堂氣氛活躍。

2.制訂計劃

上機繪制“連桿的實體造型”實體模型有其實際問題，“連桿的實體造型”的細節需要細心繪制，每個步驟的繪制都需要很多命令互相組合，命令先后順序不同會產生不同的結果，正確的繪制結果需要細心才能做到。我并不急于告訴學生，而是讓他們自己介紹繪制“連桿的實體造型”的思路，運用和安排命令的順序，部分學生繪制的三維模型大體看著像樣，細一看錯誤百出；有的學生雖然有明顯的錯誤，但是繪制過程方法和順序很大膽、創新，想出了新的繪制方法和命令組合，這種情況下就要表揚這些學生，鼓勵他們主動介紹自己的繪制過程和想法。這些學生介紹繪圖思路時，語言流暢、思維敏捷，博得了同學們的陣陣掌聲，同時又調動了其主觀積極性。學生們在這種氛圍下都急于知道自己繪制的“連桿的實體造型”是否合格，于是我適時給予正確的評價。在這樣輕松愉快的氣氛下，我講解了幾種正確的繪制思路，再把兩種標準順序教給學生，然后學生們對照自己繪制的“連桿的實體造型”，細心找出錯誤，發現問題并且互相討論、互相指導、互相幫助以修改自己的實體模型。這樣，學生手腦并用、積極思維，互相學習，既學到了知識、加深了印象，也提高了語言表達能力，鍛煉了社交能力。

3.實施計劃

根據實際情況、學校設備配備，按照學生們自己繪制和設計的三維連桿實體造型在CAXA制造工程師中先導出全部完成的命令行，再判斷命令順序正確與否，然后根據設備配備，可以將命令行導入仿真系統部分，在計算機上演示學生自己繪制好的三維連桿實體造型的加工過程；有數控機床的直接將CAXA命令行導入進行塑料工件加工。這時問題出現了，為什么加工到一半時學生們繪制的實體模型就加工不出來？為什么數控機床的刀具不按CAXA里設計的程序走？為什么加工零件有的地方和CAD/CAXA里設計的模型相同而有的地方卻與繪制的模型完全不同？我適時插入話題，講解在繪制三維連桿實體造型，初期應牢記命令行，掌握好命令行指令的運用，只有把基礎打好，將各個命令行指令熟記在心中加上細心繪制實體模型才能杜絕上述現象發生。這樣，學生們重新繪制，有的學生一次就改正了，繪制好的三維連桿實體造型程序直接在數控機床上加工出了正確的模型。對于仍存在錯誤的學生，敦促其反復糾正、細心修改繪制的三維實體造型，讓其互相討論、互相檢查，直到最后全部正確，再加工出模型。繪制正確加工完成后，學生們都笑容滿面，因為通過項目式教學，學生憑借自己的能力繪制實體造型，自己動手加工零件，所以每個學生都充滿自信心。

4.檢查評估

繪制三維連桿實體造型加工完畢后，首先由學生開展自我評估，在評估中，有的學生思路清晰，對如何編排命令指令順序、如何繪制三維連桿實體造型、如何找出加工錯誤，都能侃侃而談；有的學生能繪制出實體模型，但存在錯誤自己找不出，或者找出不會改，或者改了加工后仍然出錯；還有的學生對基礎命令行仍然存在誤區。遇到這些情況我就和學生一起再重復操作一遍，耐心找出錯誤，然后告訴學生正確的修改方法。通過自我評估，教師應該首先肯定學生的成績，然后講解正確的繪制過程，拓展其他正確的繪制方法，且介紹為什么可以這樣選擇，最后給出兩個參考答案，并指出初學者繪制三維連桿實體造型時易出錯的命令。

5.拓展引申課題

三維連桿實體造型課例繪制結束后，提醒學生：你們觀察和課例相近的零件與三維連桿實體造型課例細節部分有什么不同？同一類零件繪制要注意什么？通過互相比照各自繪制的實體造型，他們發現了問題，然后不斷思考、不停發問，啟發思考的目的達到了，再告訴學生，這是下節課要介紹的內容，他們就會自己主動先翻書查看，通過這種方式，既解決了當堂的教學內容，又為下節課做了鋪墊，提高了學生的求知欲，使他們由被動學習轉為主動學習，充分提高了教學效果。

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【關鍵詞】機械課程設計 三維建模軟件 設計能力

1三維建模設計軟件的發展

隨著計算機技術的快速發展，三維建模軟件在機械產品設計中的應用越來越普遍，使機械設計方法和設計手段都發生了很大的變化。設計者可以在計算機、手機等多媒體設備上展示產品的三維設計方案，比打開圖紙更直觀、方便。面對這些變化，高校機械類專業學生的能力培養提出了很多新的要求。教師樹立新的教育質量觀念，適時地引入三維設計軟件等現代科學技術，對傳統的機械設計的課程設計進行教學改革，為將來的畢業設計和從事機械設備設計打下基礎，培養出適應科技發展和社會需求的高質量機械類人才。

2三維建模設計軟件在機械課程設計應用的特點

機械課程設計是培養學生設計思維和設計機械傳動裝置能力的重要實踐環節，是學生在本科階段重要的理論與實踐相結合的學習階段。課程設計能夠培養學生圖形表達能力、培養學生運用國家機械制圖標準能力、培養學生分析和解決工程問題的能力。

在以前機械課程設計中，傳統的二維繪圖貫穿課程設計過程中，對學生二維作圖技巧和熟悉程度會有很大的提高。但有一部分學生抄襲現象比較嚴重，沒有認真地思考其表達方法，直到課程設計最后結束，也完全沒有一點設計思維，其教學手段已明顯落后于企業產品設計對工科學生專業素質的要求。在課程設計中引入三維建模過程，就迫使學生了解被設計的設備的每個零件的結構和功能，了解裝配時零件間的裝配關系，若裝配不正確軟件會有提示。通過對設備零件的建模和裝配，使設計者對整個設備有一個更加直觀，更加深刻的認識。對于有運動要求的，可檢驗其運動是否達到要求，如果發現問題可以及時對設計進行更改，這樣就避免了產品生產后，才發現需要修改甚至報廢。設備裝配體完成以后，可以自動生成裝配體工程圖，零件序號也是按零件裝配的順序自動生成。這樣可以讓課本的知識運用于實際的建模過程中，不僅讓學生加強了計算機三維建模軟件的學習，還鍛煉了以科研項目的方式解決技術問題的能力。

3基于三維建模軟件平臺機械課程設計實例

在課程設計之初，首先要明確本次設計的目標、以及要將解決的問題。

3.1設計任務

根據給定工作條件，設計一級斜齒輪減速器，應用三維建模軟件完成斜齒輪減速器裝配圖和一份設計說明書。

3.2課程內容的設計

根據設計方案，選擇電機的類型和功率，對減速器的軸、齒輪等主要零件進行草圖設計。

3.3對零件進行三維建模

根據箱體的二維草圖，利用【拉伸】命令，構造箱體大體，在點擊【圓角】、【抽殼】、【筋】等編輯命令完成斜齒輪的上箱體圖（1）和下箱體圖（2）三維建模。

圖（1） 圖（2）

利用SolidWorks 的插件GearTrax生成各種齒輪模型。根據設計數據，選擇斜齒，輸入齒輪的模數、齒數，鍵入齒輪寬度、齒面厚。點擊完成，插件自動將成型的齒輪導入SolidWorks中，完成齒輪建模。齒輪的大體建模后，通過【拉伸切除】、【倒角】等命令修改齒輪，最后得到成型齒輪圖（3）。利用 【旋轉】、【倒角】等命令完成軸圖（4）的建模。

圖（3） 圖（4）

學生通過必須細致地分析和研究，才能完成零件行三維建模。這樣的過程不僅加強三維軟件學習，而且對零件的每個部分的結構有更深一步的理解。

3.4進行裝配和干涉檢查

使用模板創建一個組件文檔，選擇添加元件按鈕，選擇零件，并選擇約束關系，進行裝配。改變某個零件的基本尺寸，進行干涉檢查，這樣會讓學生加深理解各零件之間的配合關系。

3.5編寫技術說明書

4結語

在機械課程設計過程中引入三維軟件，能使整個過程更具靈活性，從而激發學生們的學習積極性。提高設計的質量，減少工作量，提高效率，培養了學生三維建模軟件的應用能力，提高了學生的工程實踐能力和創新設計的能力。綜上所述，筆者認為在機械課程設計中應用三維建模軟件是教學改革的必然趨勢。

參考文獻：

[1]毛文武.基于Solidworks 三維建模的機械測繪課程設計改革與實踐[J].計算機應用技術，2007，（6）27-29.

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關鍵詞：SolidWorks；機械設計；應用

SolidWorks是智能型的CAD/CAE/CAM軟件，其特征造型與參數化功能非常強大，可以十分方便地實現機械零件的三維實體造型、裝配及工程圖生成，所以在工程行業具有廣泛的應用前景。

SolidWorks軟件的主要特點有：（1）提供了直接繪制三維草圖的功能，在友好的用戶界面下，像繪制線架圖一樣不再局限于平面，而是可以在空間直接畫草圖。此外，3D草圖還可作為裝配環境下的布局草圖進行關聯設計。（2）提供了動畫功能，可以生成實體裝配過程、爆炸過程、運動過程的動畫文件，同時也可生成各個過程的組合動畫文件。（3）提供了友好的界面。圖形菜單設計簡單明快，形象化，一看便知。系統的所有參數設置全部集中在一個選項中，容易查找與設置。實體的建模與裝配完全符合于自然的三維世界，特別是裝配約束的概念非常簡單且容易理解。對實體的放大、縮小、旋轉等操作可以在任何命令過程中使用，實體的選取非常容易和方便。（4）建模迅速，操作靈活，是一種尺寸驅動且基于特征的三維設計軟件，構造歷史可供事后修改，更加適合學生在機械制圖綜合實踐中使用。

在《機械設計》課程教學中有大量的標準件與機構運動需要分析與討論，教師一般采用掛圖或模型進行講解，采用掛圖，學生缺乏感性認識，采用具體模型，又缺乏變通性。因此，如何利用新技術、新方法提高課堂教學的效果，是教學改革亟待解決的重要課題。如果將SolidWorks Animator恰當地應用于《機械設計》課程教學中，則可以收到良好的效果。

系列零件設計表在標準件設計中的應用

SolidWorks中的零件配置與系列零件設計表為在單一的文件中對零件或裝配體生成多個設計變化提供了簡便的方法，可以最大限度地減少重復設計。同時，由于系列化的操作是在同一文件下進行的，可以大大減少繁瑣設計帶來的錯誤。因此，合理地使用配置，對產品系列開發與管理具有非常重要的意義。

生成系列零件設計表有兩種方法：（1）在SolidWorks模型中插入一個新的空白的系列零件設計表，然后直接在工作表中輸入系列零件設計表數據，完成后模型會自動生成新的配置；（2）作為一個獨立的操作，在Excel中生成系列零件設計工作表，保存該工作表，然后將其插入到SolidWorks模型文件中生成配置。

下面以較為簡單的A型普通平鍵標準件GB/T1096—1979為例，介紹第一種方法的應用。

首先，在SolidWorks中以一個標準件的數據建立默認的平鍵三維模型，對尺寸名稱作適當的修改后，保存該零件模型，如圖1所示。然后，在該零件文件中選擇【插入】【系列零件設計表】，圖形區域自動彈出系列設計表Excel，為了方便選擇尺寸，右擊特征管理設計樹中的“注解”，選擇“顯示特征尺寸”，在圖形區域雙擊尺寸參數。當雙擊尺寸參數時，其相關數值（尺寸名和尺寸值及配置名）出現在第一實例行中，如圖2所示。為了使用方便，在A列中輸入系列零件的配置名稱（平鍵標記）。這里應注意：名稱中可包括數字，但不能包括空格、正斜線“/”或“@”等字符。根據國家數據標準，在后面輸入相關的數據，如圖3所示，完成添加數據后，在表格外單擊，此時會彈出信息窗口，如圖4所示，其中列出所生成系列零件的配置。此時，系列零件設計表圖標會出現在特征管理設計樹中。應用的時候，單擊ConfigurationManager標簽，會顯示生成的配置，雙擊任一配置的名稱，圖形區域會顯示當前配置的三維模型，如圖5所示。

這樣的話，就相當于在一個文件中建立了一個標準件庫，需要哪種型號的零件，只需雙擊其對應的配置，即可生成三維模型。該方法對于所有標準件（如螺釘、螺母、墊圈等）都是適用的。

Animator在四桿機構設計中的應用

Animator是一個與SolidWorks完全集成的插件，用于制作產品的演示，能夠方便地制作出豐富的動畫效果，以演示產品的外觀和性能，并且能及時錄制產品設計的模擬裝配過程、模擬拆卸過程及產品的模擬運行過程，增強客戶與企業之間的交流，促進多方設計人員的協同工作。

在《機械設計》課程的“鉸鏈四桿機構”教學中，判別鉸鏈四桿機構的類型和各桿的運動規律是一個很重要的內容。傳統教學一般是從幾何學的理論推導出判別的依據，雖然該方法易懂，結論也較簡潔，但是應用起來還是較為抽象，不夠直觀、形象。而SolidWorks Animator豐富的動畫功能可以為我們在設計過程中提供一種較為直觀、形象的方法。

轉貼于

例如，圖6所示為鉸鏈四桿機構，試分別以各邊為機架，判別該鉸鏈四桿機構的類型和各桿的名稱。

下面介紹運用Animator解決該問題的具體方法。

1.建立零件。在零件模式中，根據各桿長度分別建立四根桿和一個銷，作為裝配的零件。為了更直觀和方便裝配，可在每根桿的端部附近設計兩個銷釘孔。

2.完成裝配。在裝配模式中，根據各零件之間的配合關系建立裝配體，這里銷與各桿的配合設為同軸心，能正確反映它們之間的約束。為了能夠使零件裝配更加緊湊，可以加入其他配合關系，然后再進行壓縮或刪除，這樣既可保持其準確的位置，又不會限制它們的自由度。

3.制作動畫。先以AD桿為機架來研究，因為AD桿是機架，所以在特征結構樹里面要把AD桿設為“固定”，將其他桿設為“浮動”，然后對主動件AB桿進行轉動運動，制作動畫，這里應該注意，AB桿繞A轉動不能一次完成，可以分為三四個“關鍵點”來完成，這樣是不會影響其連貫性的。由于各桿之間建立了一定的裝配關系，即約束，所以作為從動件的BC、CD桿也會跟著一起運動。通過建立動畫，可以清楚地看到：AB桿作圓周運動，是曲柄，CD桿作一定角度的擺動，是搖桿，從而可知該鉸鏈四桿機構的類型是曲柄搖桿機構，連桿BC的運動規律也可直觀看到。如圖7所示。

同理，以AB桿為機架，以BC桿為主動件，建立動畫，可以發現：主動件BC、從動件AD桿都會作整周的圓周運動。因此，可以判斷，BC、AD桿均為曲柄，該鉸鏈四桿機構的類型為雙曲柄機構。

以BC桿為機架，以AB桿為主動件，建立動畫，可以發現：AB桿作圓周運動，從動件CD桿只能作一定角度的擺動。因此，可以判斷，AB桿是曲柄，CD桿是搖桿，該鉸鏈四桿機構的類型為曲柄搖桿機構。

以CD桿為機架，以AD或BC桿為主動件作轉動，可以發現：AD、BC兩桿都不能完成整個圓周的運動，只能作擺動，因此，兩桿都是搖桿，該鉸鏈四桿機構的類型為雙搖桿機構。

4.如果四桿機構的長度根據實際情況發生了改變，利用SolidWorks的參數化技術，只需要修改長度對應的尺寸參數，就可輕而易舉地得到新的鉸鏈四桿機構，因為SolidWorks是一個全相關的三維參數化軟件，然后，重復步驟3進一步加以驗證即可。

該方法同樣適用于凸輪機構、槽輪機構、機械傳動等方面的設計，通過動畫可以驗證設計的結果是否能夠達到預期目的，同時可以減少對樣機的制作，縮短設計周期，節約設計成本，還可以提高設計效率。

結論

將SolidWorks應用到《機械設計》課程教學中，教學效果是比較明顯的，主要表現在以下幾個方面：（1）運用三維CAD軟件，可激發學生的學習興趣，加深學生對重點、難點問題的理解，增強學生對零件、運動機構的感性認識。（2）通過動畫制作，可使學生對機構的復雜運動規律有較清晰的印象，可以逐步提高學生的想象力和形象思維能力，最終提高學生的綜合能力與創新設計能力。（3）通過接觸三維CAD軟件，可以提高學生的專業素質與設計的工程理念，使學生深刻了解到CAD/CAE/CAM技術給機械設計與制造帶來的益處，為以后CAD/CAE/CAM技術的學習與應用奠定基礎。

總之，CAD作為一個輔助設計手段，與人們的生產、生活是密切相關的。在設計過程中，如何利用一個具有創新性的CAD設計手段，包括高效率的人機交互手段，使設計者在以人為中心的設計環境中更好地發揮創造性，將是一個富有挑戰性的課題。

參考文獻：

[1]張夕琴，張金標. CAD/CAE技術在機械設計與模具設計中的應用[J].裝備制造技術，2007，（11）.

[2]司慧，于文華.機械設計課程教學方法改革與學生能力的培養[A].機械類課程報告論壇文集2007.[C].北京：高等教育出版社，2007：381-385.

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1與其他技術工程在設計領域中的比較

前面提到過，軟件工程是一門專門研究工程化構建和維護高質量軟件的學科，它涉及的方面比較廣，光我們所熟知的就有程序設計語言、軟件開發工具、設計模式等方面，在近三十年來，軟件工程不管是在研究還是在實踐上的發展都是有目共睹的，因為軟件工程本身就有對軟件產業的發展產生一定的推動作用。實際上，軟件工程也被一些業內人士看成一種集特殊工程學方法于一身的軟件學，而軟件工程的思想方法一般都是基于工程系統。相較于其他工程學，軟件工程在的開發階段比較明確，在每一個階段都有一個清晰的分工劃分，同時，在完成相應的階段工作之后，都給之提供相應的文檔和評審驗收，這樣就使得我們的每一步都顯得有理有據，退一萬步來說，如果在最后驗收階段出了紕漏，我們也有相應的數據用來檢查，還有比較重要的一點就是，我們軟件工程一直都是盡量不用自然語言，這樣在很大程度上就避免了自然語言的二義性，同時也給我們減免了許多不必要的誤解。除了以上所說的幾點特征之外，軟件工程還擁有嚴格的測試方法，這也是其他工程學所望塵莫及的。而軟件工程的這套測試方法在實際應用中就可以盡量避免因測試方法不當所可能帶來的弊端，這也是為了順應標準化管理的需要，也正是由于擁有一系列比較完善的測試系統，就使得軟件工程相較于其他工程學有著良好的復用性，我們都知道，當今社會的熱點就是可持續發展，可持續發展如今已經逐漸滲入到生活的方方面面，如果我們所倡導的可持續也能在軟件工程中略有體現，那將是一個很不錯的發展；反之，如果這個復用性不存在，那就意味著我們所要花費的時間和精力就會遠比現在大得多的多，同時，對資源的浪費以及成本花銷也是難以預計的，盡管我們國家算得上是一個大國，但是資源短缺的程度還是十分令人瞠目結舌。而用軟件工程開發出的軟件所具有的復用性，這也是軟件工程學的根本出發點和初衷。

2傳統軟件工程方法在機械設計中的應用

我們前面提到過，現在的軟件工程具有很大的復用性，這是在傳統軟件工程研究上的一種新興變革。那么傳統軟件工程方法在機械設計中又應用于哪些方面呢？我們都知道傳統軟件工程的主要環節有：人員與項目的管理、系統、程序等方面的設計等等，接下來將從結構層次的分析來闡述傳統軟件方法在機械設計中的應用。首先，我們要對其的可行性與需求行進行分析，可行性這個定義的范圍比較廣，但簡單說來就是兩個字：能用。而需求行這就占據了一個比較大的地位了，因為先拋開我們的軟件工程這個主題不說，不論是任何產品，在還未上市或者仍舊處于研發試行的階段的時候，我們都要對其的需求性做一個系統的分析，因為我們的消費對象的廣大群體，因而我們的在需求行考慮的方面也應該著重注意。這樣我們就能適當地避免在后期的工作中造成不必要的影響，同時，對與可行性與需求行的問題的分析也是一個將大問題逐步化小的過程，從而就使得我們的工程復雜程度得以降低，這樣在理解上也減少了一定的誤解和偏差。接下來我們要說的是軟件的系統性，在系統性的引領下，我們在各方面制定的模塊都要相應的獨立性，這就使得它們不會依附于整個工程，形成自己的獨立性也是為了降低實際工程在應用中的復雜程度，因為形成良好的獨立性的模塊才是一個好的模塊，畢竟它減少了出錯的可能性且又使得過程簡化了不少。同時，在程序設計上，軟件工程采取的是比較直觀而又準確的語言，這就使造成歧義的可能性大大降低到甚至沒有。同時，前面也提到過我們盡量在設計過程中盡量減免使用自然語言，這也是出于為了程序流程圖能夠更好的展示同時更好的被理解的考慮。

3總結

篇6

2、接著點擊進入官網。

3、點擊機械皮膚設計大賽。

4、點擊下載素材。

5、在p圖軟件里p出自己想要的圖案。

篇7

初始化通訊端口與數據結構是設備初始化的核心。UHFRFID讀寫器核心模塊采用串口與USB2．0通訊，將通訊端口設置為自動搜索連接。串口通訊波特率為115200波特率，無檢驗位，數據位為8位，停止位1位。UHFRFID讀寫器核心模塊的串口工作狀態，是通過串口命令改寫模塊ARM7芯片中寄存器的值來控制的。通過對串口發送結構體數據完成MAC寄存器的值修改操作。設計結構體如下：structpc＿reg＿req｛INT16Uaccess＿flg；INT16Ureg＿addr；INT32Ureg＿data；｝；結構體共8個字節，3個成員變量。其中，ac－cess＿flg是MAC寄存器讀寫標志位，0x0000為讀操作，0x0001為寫操作；reg＿addr是MAC寄存器地址，不同的地址代表著不同的讀寫器功能；reg＿data對應MAC寄存器地址的值，不同的值，對應讀寫器相應功能中不同的狀態。完成了UHFRFID讀寫器核心模塊的通訊端口初始化與結構體初始化之后，必須對模塊進行天線配置，才能使模塊進入四天線工作模式。

2天線參數配置

使用UHFRFID讀寫器核心模塊天線，必須對所有天線的參數進行配置，天線參數數據結構如下：在天線參數結構中，定義了物理天線號、天線功率和延遲時間等天線工作必須參數。在使用天先前必須對天線的參數逐個進行賦值，然后才能進行天線工作模式配置。

3配置天線工作模式

UHFRFID讀寫器核心模塊采用了Impinj公司R2000芯片配套固件，設備上電初始化后默認雙天線工作，設置四天線工作模式，必須通過修改OEM寄存器值使能4個天線端口。地址為0x00000087的OEM寄存器控制天線使能。寄存器值如表1所示。由表1可知，使能四天線，必須將OEM寄存器地址為0x00000087的區域值設置為0x00000000。

4四天線輪詢訪問標簽

天線輪詢訪問標簽軟件流程如圖3所示。使能四天線之后，可在任一時刻選用任一天線進行標簽訪問，在某一個天線對標簽進行訪問期間，必須關閉其他天線的使能。天線在工作期間，會自動搜索匹配使能的天線。如果多個天線同時使能，則讀寫器核心模塊始終會使用最小號天線進行標簽訪問。采用四天線輪詢訪問標簽，必須根據訪問標簽的數量設置天線輪換時間。如果標簽較多，天線輪換頻率過快，則標簽讀取率低；如果標簽較少，天線輪換頻率低，則會造成時間的浪費。依據每個天線訪問的最大標簽數量，選取天線輪換時間。

5測試與應用

UHFRFID讀寫器核心模塊射頻前端工作在925MHz，使用頻譜測試儀對軟件配置結果與硬件設計進行測試，測試結果如圖4所示，橫軸為輸出頻率，縱軸為射頻前端輸出功率。由圖4可以看出，UHFRFID讀寫器核心模塊工作在925MHz時，輸出功率為31．6dBm。使用UHFRFID讀寫器核心模塊對2個標簽進行輪詢訪問，實際訪問率達到100％。經過測試與現場應用，四天線UHFRFID讀寫器模塊核心軟件能有效地控制讀寫器核心模塊對標簽進行準確訪問。

6結束語

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【關鍵詞】PLC；舞臺機械；變頻器；現場總線

常規劇院根據功能可以劃分為歌劇院、戲劇院、音樂廳和多功能廳等。舞臺機械是現代化劇場不可缺少的核心設備，通過舞臺機械設備不斷升降、平移、開合運動，并配合燈光、音響的不斷變換，呈現在觀眾眼前的是一場場美輪美奐的視覺盛宴。常規劇場舞臺機械設備一般可分為臺上和臺下兩個部分，臺上以卷揚類為主，臺上設備的基本配置有防火幕、假臺口、大幕、二道幕、景吊桿、燈吊桿、單點吊機、燈光渡橋、燈光吊籠等設備，有的還配置了反聲罩。臺下以升降、推拉、旋轉為主，臺下設備的基本配置有主升降臺、左右車臺、后車轉臺、升降樂池、各種補償臺、插銷和安全網等設備。其中，臺上吊桿類設備、臺下升降臺類設備和車臺類設備是舞臺表演空間的主要設備。隨著計算機技術的不斷發展，現在舞臺機械控制多采用以可編程控制器為主的分布式控制系統。系統硬件由繼電器、接觸器和變頻器等低壓電器組成，網絡采用開放式工業現場總線通訊技術，軟件設計采用功能完備的人機友好界面和安全互鎖保護。整個系統快速、方便地將分散在臺上、臺下的設備和核心中央處理器聯系起來，其各種不同類型的控制模塊通過硬件接口和軟件組態可進行廣泛組合，為舞臺機械運行提供實時、安全可靠的運行保證。同時，由于采用計算機控制，系統具有處理速度快、系統資源裕量大、通訊能力強、故障排除快速、定位準確的特點。

1設備電器設計組成

舞臺設備電器控制回路一般由各種安全保護單元（如限位、亂繩、超載、超速、安全急停鏈路）、位置測量單元（如編碼器、減速開關、行程開關）、控制電路（如各種繼電器、PLC輸入輸出模塊）、驅動單元（如變頻器、交流接觸器）和執行單元（如三相異步鼠籠電機、伺服電機）組成，并通過以上電器環節的共同作用控制設備運動。國內舞臺設備按控制方式包括常規定速控制和調速定位控制。

1.1常規定速控制

常規定速控制——通過PLC起停輸出、設備的行程開關、保護開關、繼電器組成的中間回路控制對應的三相電源的相序通斷，從而達到直接控制電機的正反向運動，如舞臺各種插銷、安全網、升降欄桿、安全門。該方式廣泛應用在對時間要求不高的舞臺設備硬件設計上，對于在運動過程中有位置需求但定位要求不高的設備（如燈光吊籠、假臺口側片、燈光渡橋）來說，該方式并不能滿足要求。從設計經濟、硬件便捷的角度，通常在常規電機傳動軸上加裝軸套型增量編碼器，將編碼器信號接入具有位置采集功能的模板（如西門子編碼器模塊FM350），同時，在硬件選型時根據模板的采樣頻率和電機轉速確定所選編碼器的每圈脈沖值。采集的位置信號經過現場總線傳送到中央處理器中，和預設的目標位置做比較，決定設備是否到位停止運行。在實際的硬件設計中，為了能及時響應到位置信號，需把采集模板的實際輸出值串入控制電機正反轉回路?？紤]到常規定速控制設計中不具備調速功能，電機高速運動過程中收到停止信號后制動運行較長，影響設備控制精度，在應用中要根據設備實際制動距離，在軟件調試中加入制動停止提前長度來修正設備停止響應距離，從而提高設備實際到位精度

1.2調速定位控制

調速定位控制——常規電機帶有編碼器，編碼器接入具有位置控制功能的高性能交流矢量變頻器，變頻器通過本身的內置位置控制卡計算電機運行的實時位置和給定目標位置的差值，通過PID調節輸出對應的頻率和電壓控制電機運轉速度，中央處理器通過總線通訊方式比較變頻器傳回來的位置、狀態特性，并根據變頻器窗口到位值實現對所控設備的速度、位置精確控制，控制電路如圖3所示。使用調速定位控制，降低了對機械設備的沖擊，提高了設備的安全性和可靠性。因此，在國內中、大型劇場中，該控制方式是控制吊桿、升降臺、車臺等機械設備的主流方案。調速定位按控制電路功能一般可分為一對一控制和矩陣切換控制。對于前者，每個設備都是一個控制單元，控制電路結構相對簡單，每個變頻器的總線狀態真實反應設備實際情況。由于只考慮單獨控制回路，現場調試成本較小，出現故障排查相對容易，系統后期維護人工成本較小，但如果控制單元的任何器件發生故障，則直接影響調速設備運行，同時對于電器元件、變頻器的成本支出較高。對于后者，由于采用繼電器矩陣切換，控制回路采用冗余備份方式，每個調速設備在選定之前不對應固定變頻器，如果某一個控制單元出現問題影響吊桿運行，通過切換矩陣的及時調整可以規避出現故障的控制單元，從而使設備更可靠地運行，提高了整個系統的風險抵御能力。同時，采用切換方式，節省了變頻器數量，降低了電器成本支出。但這種控制方式電路結構復雜，軟件互鎖要求較高，一旦出現故障，排查和維護較繁瑣。通常來說，臺上調速吊桿采用切換矩陣方式，臺下調速設備采用一對一控制方式。這主要是因為各種類型的吊桿大多功率在30kW以內，且功率較為相近，實際舞臺演藝中同時運動的最多吊桿數遠遠小于總吊桿數，故采用切換方式。而臺下升降類設備在演出時載有大量演員，功率較大，通常達到60kW以上，為了避免頻繁切換對用電回路的沖擊，并考慮到實際運行的安全性，故采取一對一方式。

2網絡系統的構建

舞臺機械控制系統從網路結構上分為三個層級：管理級、控制級和現場級。2.1管理級設備管理級設備包括控制臺和服務器?？刂婆_中主要設備包括工控機、觸摸屏和電源、操作按鍵及操縱桿，主要為監控舞臺設備狀態、運行參數、報警信息，編場數據處理和控制設備起停，為操作人員提供友好的人機交互界面。服務器可記錄操作人員和設備的實時數據，為演出設備歷史追溯提供不可替代的手段。

2.2控制級設備

控制級設備主要包括可編程控制器的中央處理單元和各種適應現場總線的通訊單元。作為整個舞臺機械控制系統的“大腦”，中央處理單元是系統核心，主要負責向上通過以太網傳遞現場的監控信息（如升降臺、景桿等調速設備的位置、速度等實時參數，以及亂繩、電機過熱等安全信號），向下對現場級設備下達動作命令，協調現場設備動作次序（如舞臺機械設備的定位控制和設備延時啟動等）。

2.3現場級設備

現場級設備：主要包括符合現場總線協議的相關舞臺機械控制遠程I/O站點、對應的變頻器和電動機?，F場級設備主要任務負責實現操作人員通過控制臺發送的具體的運動方案，同時采集必要的現場信息，傳遞給上層作為參考。圖4為采用標準三級網絡設計的結構圖。

2.4網絡系統的構建中的關鍵問題

（1）控制系統的安全性設計要貫穿整個控制系統，包括核心控制器到單體設備的控制設計?？刂葡到y應采用開放的現場總線技術，根據用戶的實際需要，采用可靠的冗余技術，包括核心部件的冗余和網絡的冗余?？刂葡到y具有緊急停機系統，任意一個極限開關的動作會觸發本設備應急線路，任意一個急停按鈕應觸發控制系統的急停鏈路。同時，急停系統和中央處理器通過安全總線進行信息交換。所有具有提升性能的驅動都采用雙制動器，并且互相獨立控制，保證驅動能及時有效地停止工作。（2）所有的舞臺機械系統主控制臺、移動控制臺，應具備即插即用的特點。對于單一控制臺，用戶可根據實際情況方便地選擇切換到不同的操作方式（如手控、程控、更改參數）對設備進行操作；對于不同控制臺之間的切換操作，中央處理單元應具備統一的授權管理，保證同一設備在任意時刻只接受來自單一控制臺的指令信息，防止設備由于接受不同控制臺指令信息而造成控制紊亂。（3）保證關鍵信息響應的實時性和同步性（如舞臺機械設備的啟動命令）。對于調速定位設備，國內大多是通過每個變頻器的內置位置控制卡控制設備，當多個設備同時運動時，由于網絡傳輸的延遲性造成設備啟動的不統一和設備運行中間過程中的實際位置偏差。在設計控制網絡時，對于關鍵信息的傳遞需采用等式同步機制和數據優先級處理，保證數據傳輸的快速響應。

3軟件設計要求

3.1操作功能要求

操作功能要求：對于舞臺控制操作界面，應設有手動選擇、運動參數設定、設備編組、場景運行、設備位置綁定、運動禁止、設備位置記錄等功能，根據實際用戶需求的不同，還應提供系統管理、維護和根據演出過程需要而附帶的工程組態功能。同時，應提供演出中間的各種應急處理功能，如當在演出場景中編組的運行設備，設備出現報警停止運行時應具備手動快速介入，當設備撞到物理極限位后，應具備旁路控制使設備及時脫離危險位置。用戶一旦誤操作，不光有報警信息，同時提供相應的保護，規避可能發生的設備誤動作引發的系統風險。

3.2設備互鎖要求

設備運行互鎖是舞臺設備安全可靠運行必不可少的保障，互鎖軟件設計必須實時跟蹤設備運行的數據?；ユi軟件應采用順序控制程序，根據優先級管理機制，按照預先規定好的優先級動作順序，對控制過程各階段的設備互鎖順序進行自動判別和保護。每一個設備的運行條件都依存于其他相鄰設備的位置，當檢測到條件滿足或不滿足時，及時發送給設備數據塊運行或受限指令，使設備安全可靠地運行。

3.3分布式管理要求

通過現場總線技術，把分布在舞臺控制室的控制臺、上位機、臺上及臺下控制柜間的現場驅動單元、現場采集單元等方便、快捷地聯系起來。通過開放的現場總線控制通信網絡把物理分散的設備構成為一個整體，用分布式數據庫實現全系統的信息集成，進而達到信息共享，從而實現同時在多臺控制終端上對舞臺設備的集中監視、集中操作和集中管理。

3.4遠程維護要求

控制系統工程師可通過互聯網對現場控制系統進行遠程診斷和維護。操作系統中出現的故障，應及時記錄在上位機歷史數據庫中，用戶通過Internet網以文本形式傳送到遠程診斷實驗室，幫助用戶排除故障。通過專門遠程診斷軟件，可實時跟蹤鏈接到現場網絡節點的舞臺機械設備運動情況，及時幫助用戶解決操作中出現的問題。

4小結

在控制系統建設規劃中，要注重安全和效益并重的原則，適當降低建設成本和后期維護成本，同時還要從長遠著眼，技術方案要有一定的前瞻性，充分考慮將來整個系統的整體升級、擴容問題。隨著計算機和控制理論的不斷進步，舞臺控制技術逐漸趨于完善，帶有自診斷功能和微機通信接口的PLC元器件也越來越普及，價格也趨向便宜。在國內以可編程控制器為核心的舞臺機械控制系統已經形成了集網絡化、集散化、自動化、智能化為一體的先進的自動控制模式。目前，廣義舞臺的概念已不再僅僅局限于正規劇場傳統品字型舞臺，隨著電視劇場、演播廳、體育場館等組合式舞臺，以及各種類型的動感、多維影院、VA多媒體互動系統、科技館等領域的異型舞臺的出現，舞臺機械控制系統的軟、硬件設計也應隨著舞臺要求的變化不斷發展更新。

參考文獻

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[3]劉基順,田廣軍,高恒倫等.PLC運動控制器在舞臺機械系統中的設計與研究[J].自動化儀表,2013(1).

篇9

通過對AutoCAD軟件操作的原理進行分析，對其在化工機械設備中的相關應用、具體的實現模式和使用技巧進行闡述。說明AutoCAD軟件在化工機械中的廣泛應用是有依據的，AutoCAD軟件強大的繪圖設計功能將化工機械從設計到成品的整個過程結合起來，大大縮少了設計者的工作量，提高了產品的品質，使化工機械的設計變得更加高效。

關鍵詞：

AutoCAD；化工機械；設計

隨著AutoCAD軟件版本的不斷更新，其強大的繪圖設計功能使它更廣泛應用于很多行業，其發展和應用的水平也是衡量一個國家的的技術發展狀況的標志。AutoCAD軟件能將整個化工機械產品的全部生產過程結合起來，使企業生產過程變得更加高效，所以它是現代工業不可或缺的技術系統。

1AutoCAD軟件在化工機械設計中的實現模式

1.1選擇圖形模式

AutoCAD軟件包含從設計到出廠的全部過程，也就是說它可以在產品性能要求和規劃上對化工機械產品的整體起到分析和說明的作用。就目前我國的化工機械發展現狀來看，AutoCAD技術可以更好的幫助設計者完成工業設計。在使用AutoCAD軟件的過程中，設計者需要在前期建立二維或者三維模型。建立二維模型和三維模型都有各自的優缺點，二維模型沒有空間概念，只是點和線組成的平面圖形，因其所需要的存儲空間較小，所以運行起來相對于三維模型是要快一些，但由于是平面圖形，在展示設計的過程中會出現不到位、不直觀的感覺，造成人們對設計成品本身認識的偏頗。三維模型雖然需要較大的儲存空間，但可以給人較強的空間感和立體感，所以可以更好的展現設計產品，使人們更直觀的了解設計產品。

1.2施工圖軟件的實現模式

當化工機械設計運用AutoCAD軟件進行繪圖設計時，AutoCAD會產生相應的設備參數，這些參數可以繪制出產品總裝中的不同視圖，避免了重復畫圖的復雜作業。這大大提高了設計人員的工作效率，使他們從簡單地工作中脫離出來。另外根據現有的軟硬件環境，考慮到運行速度和軟件所能達到的完善水平，選擇AutoCAD作為軟件支撐是十分合適的，它可以給設計者帶來很好的技術支持，它豐富的圖形數據庫和實用簡單的圖形工具可以提供給設計者更大的方便。另外，AutoCAD并不是采用輸入式的命令結構，它可以通過按鈕實現操作，這對于初級用戶來說可以更快、更方便的使用軟件。

2AutoCAD軟件在化工機械中的應用

2.1設計和開發中的應用

在機械產品的設計過程中，設計者的設計理念和設計思想往往是以三維模型形態來表現出來。在此之前用二維平面的工程圖只可以從各個角度的平面圖中顯示視角，而不能直觀的立體的表現出零件全部。但現在的AutoCAD把二維變成三維，讓零件變的更直觀更容易進行更好的改良或優化。另外在設計成型工裝的過程中，往往設計者要繪制大量的曲線，這些繁復的曲線會給設計者帶來很大的麻煩。但應用AutoCAD制作三維圖形并將其導出為平面二維圖形，就能夠為設計者省去大量時間，使設計者的工作更加高效。

2.2在技術討論交流中的應用

當今社會不斷發展，競爭也越發激烈，各企業為了自身的發展都希望能夠迅速的占領市場。在化工機械產品的營銷過程中，展示產品、技術交流成為不可或缺的過程。過去的介紹方法都是以二維圖形展現在客戶的面前，對于沒有涉獵于相關行業的用戶來說，二維圖形很難讓他們了解產品本身，甚至無法感知產品的形狀大小，這給銷售帶來很多的煩惱和不便。若能夠將產品以三維圖像的方式展現在用戶面前，或輔助以三維動畫，那么產品就可以躍出紙面，這也使客戶可以更好的了解產品，相信產品。在正常的生產過程中，生產人員間的技術溝通是必不可少的，也是產品質量保證所需要的。在進行技術交流過程中，簡單的零件處理方法在二維圖形中就可以解決，但是當零件過于復雜時，二維圖像就很難解釋清楚，成為技術人員交流的障礙。而三維圖形就可以更直觀的展現零件，可以更快的解決問題，提高生產過程中的工作效率。

3AutoCAD在化工機械設計應用中的技巧

3.1使用命令行和快捷鍵

AutoCAD中的工具條和菜單等按鍵對不熟悉該軟件的用戶來說是非常方便的。另外在繪制圖形過程中，需要先設置基本的圖層，并且每個圖層都有自己的功能，設計人員應在實際操作過程中要盡量減少圖層的數量，因為數量越多會帶來的麻煩也越多，而盡量減少圖層可避免不必要的麻煩。

3.2設計簡單合理

設計的本身是要實用，設計的目的是要生產出合格的產品，所以在設計的過程中，要合理布局，比例協調，即復雜的零件可以用較大的圖紙來表達，相反簡單的零件可以用比較簡潔的小圖紙表達。另外，在AutoCAD制圖過程中，盡量用零件的實際尺寸制圖，標注尺寸時可以及時的發現問題，可以避免進行二次換算，提高制圖繪圖效率。如果沒有實際尺寸的圖紙，可以在繪制前按照國際規定的標準來設置圖形的邊界。

4結語

總而言之，隨著社會的不斷發展和進步，我國的化工機械設計也得到了長足的發展。我們需要懷揣著認真、嚴謹的態度面對化工機械設計的工作。要做好這樣的工作，我們要有良好的知識儲備，我們要有豐富的設計經驗和良好的設計環境。當然，更為重要的是我們要有好的、完善的、科學的、操作性強的軟件做為支撐。AutoCAD技術，在化工機械設計領域已經被廣泛的認可和應用了。它可以將設計人員的設計思路和設計理念快速的躍然紙上，復雜的設計在三維模型面前顯的不再復雜。

作者：付元杰 單位：蘭州理工大學石油化工學院

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關鍵詞：軟硬件協同設計 協同驗證 傳統設計 傳統設計

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0096-02

傳統的嵌入式系統設計采取“硬件優先”的設計方法，該方法軟件開發往往滯后于硬件開發，通常軟件開發在硬件平臺開發完成后才進行，而基于硬件平臺的驗證在軟件開發完成后才進行。正是由于這種滯后性，迫使軟件和硬件只能串行開發，系統開發需要經歷反復修改和驗證，這大大增加了系統的開發周期。

由于嵌入式系統中軟硬件密不可分，為了縮短嵌入式產品的開發周期，嵌入式系統設計方法中的一個重要組成部分就是軟硬件協同設計。與傳統軟硬件串行的設計方法相比，協同設計方法最大限度的挖掘軟/硬件之間的并行性，提高系統開發設計效率。軟/硬件系統設計方法首先依據詳細的系統需求確定軟硬件劃分方案，并定義軟/硬件接口，然后在EDA（Electronic Design Automation電子設計自動化）工具的支持下，進行軟/硬件的協同開發。軟硬件協同設計的每個階段都可以進行軟硬件協同驗證，以確保系統的設計沒有背離原始設計需求，該設計方法是逐步細化、反復迭代的過程。這種開發方式是一種風險可控的設計方法，能夠充分利用軟硬件資源，縮短開發周期，降低成本。

1 軟硬件協同設計與傳統設計方法比較

構成嵌入式系統的各個功能模塊，按照其性質可以分為軟件模塊和硬件模塊兩類，但總體上軟件模塊的開發滯后于硬件模塊的開發，將該方法統稱為傳統的設計方法，其設計流程如圖1所示。

傳統設計方法在粗略獲取系統需求的情況下，首先進行硬件設計，之后才進行軟件設計。硬件設計具有一定的盲目性，因為在設計過程中缺乏對系統軟件架構的清晰了解，所得到的設計結果很難充分利用軟/硬件資源，難以適應現代復雜的、大規模的系統設計任務。

軟硬件協同設計找到系統軟/硬件的最佳結合點，充分利用了軟硬件資源的并發性，從而使軟件設計和硬件設計作為一個有機整體并發設計，大大提高了系統的工作效率。

在軟硬件協同設計中，硬件設計和軟件設計在設計過程的各個階段都是相互作用的?；趯ο到y資源的充分考慮，進行軟硬件功能劃分，在軟硬件功能的設計和仿真評價過程中，軟件和硬件是互相支持的。這就使得在系統設計早起，軟硬件各個功能模塊能夠相互結合，從而及早發現系統設計中存在的問題，盡可能的減少在設計開發后期反復修改系統，而且有利于挖掘系統潛能、提高系統整體性能、縮小產品體積、降低系統成本。

2 軟硬件協同設計流程

完整的嵌入式系統軟硬件協同設計流程，從對產品功能規格及需求的一系列分析設計開始，最后以開發出一個能滿足所有要求的可運作的產品結束。設計流程主要分為以下幾個階段：需求分析、系統結構設計與軟硬件劃分、IP/模塊（Intellectual Property）設計與驗證、模塊集成與互連、軟硬件協同驗證、系統測試、系統后端設計與實現等，一個完整的SoC軟硬件協同設計流程如圖2所示。

下面依次對功能需求分析、系統結構設計與軟硬件劃分、IP的設計與復用、IP模塊的集成與互聯以及軟硬件協同驗證進行描述：

2.1 功能需求分析

詳細了解嵌入式系統的實際需求，最終提取出芯片設計的需求規范，包括芯片設計所需的特征、功能、接口以及典型應用。

2.2 系統結構設計與軟硬件劃分

該階段從設計出的需求規范出發，對系統所需具備的功能和性能進行定義，并進行系統結構設計與軟硬件劃分，同時還定義了系統的接口、總線結構、硬件功能以及軟件功能。

2.3 IP的設計與復用

基于嵌入式系統設計規模大，復雜程度高的特性，為了提高設計的可靠性并盡可能的節約開發時間，只有依賴基于IP復用的設計方法，通過繼承、共享或購買所需的IP，然后再利用EDA工具進行設計、綜合和驗證，從而加速芯片設計過程，降低開發風險。

2.4 IP模塊的集成與互聯

根據系統結構的定義，進行IP模塊的集成和互聯，設計的頂層只包括例化的元件以及例化元件之間的連線，對一些IP模塊，需要增加接口電路或者封裝電路的設計，并且保證元件與元件之間都是同時鐘域的寄存器輸入與輸出。對于跨時鐘域的異步設計，要進行同步處理，包括采用雙觸發器、握手信號等同步技術。

2.5 軟硬件協同驗證

軟硬件協同驗證技術是嵌入式系統設計的關鍵技術。軟硬件協同驗證是一種在流片封裝之前，驗證嵌入式系統硬件和軟件是否能夠正確工作的技術，分為兩個階段：虛擬原型驗證，FPGA原型驗證，兩個階段的驗證是反復迭代、不斷重復的過程，從而更加快速有效的驗證嵌入式系統功能的正確性。

3 軟硬件協同驗證流程

軟硬件協同驗證有兩個主要作用：其一軟件開發人員在系統設計早期便能訪問硬件，其二為硬件設計在投產前提供額外的測試激勵。軟硬件協同驗證流程如圖3所示。

軟硬件協同驗證流程大致分為：系統集成前的IP/模塊級驗證，系統集成后的IP/模塊級驗證，系統集成后的系統級驗證，以及系統應用驗證四個階段。

3.1 系統集成前使用測試向量的IP/模塊級驗證

驗證主要是針對IP/模塊的所有功能點的驗證，以及片上總線接口的功能驗證。對IP/模塊級的驗證主要使用HDL（硬件描述語言），開發Testbench（測試平臺）和Testcase（測試用例），給設計施加激勵并觀察其響應來進行驗證，此處的平臺為系統集成前的測試平臺，基于該平臺能夠簡潔并全面的驗證各IP/模塊的所有功能點。此階段是系統設計驗證中最基本單元驗證，仿真驗證調試除錯手段豐富，容易添加測試激勵。

3.2 系統集成后使用測試程序的IP/模塊級驗證

主要驗證的對象是各IP/模塊的功能點，但是該階段的驗證環境是集成后的系統環境，并需要開發軟件測試程序，測試輸入是通過處理器執行測試程序來完成的，測試結果的收集也是通過處理器來輸出到外設或其功能仿真模型，該階段的測試環境已經接近實際系統工作環境。

3.3 系統集成后使用測試程序的系統級驗證

驗證的重點不再是各IP/模塊的某個功能點，而在于通過整個系統的運行來驗證系統級特性，如模塊間的互操作性、系統互聯及流控制等是否正常，該階段測試環境與第二階段相同，只是測試重點不同。

3.4 系統應用驗證

主要是指將系統置身于真實的環境中進行驗證，開發應用程序，并按照系統應用中的實際需求，對整個系統進行驗證。

4 結語

與傳統嵌入式系統設計方法相比，軟硬件協同設計通過挖掘軟硬件之間的并行性，可以克服傳統設計方法中軟件開發滯后于硬件開發，軟件和硬件分開設計而帶來的弊端，使整個設計過程能夠合理高效。隨著CAD技術的發展，EDA工具對軟硬件協同設計技術的支持將越來越多，軟硬件協同設計技術在嵌入式系統設計中的作用也將越來越重要。

參考文獻

[1]張玢，孟開元.H.264編解碼器軟硬件協同設計與驗證技術研究[D].西安：西安石油大學，2011.