小型臥式行星輪球磨機設(shè)計與運動分析

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第一次使用電腦繪圖技術(shù)，如一個簡單的電腦輔助繪圖板，是在1960年，然而直到1980年，許多企業(yè)的設(shè)計師的工作習(xí)慣才逐漸改變。自從Since the introduction of computers into the field of design, the CAD industry has also come a long自從 計算機引入到設(shè)計領(lǐng)域，用戶界面的不斷改善伴隨著計算機輔助設(shè)計行業(yè)的發(fā)展走過了漫長的歷程。當(dāng)電腦首次用于工業(yè)設(shè)計時，設(shè)計人員傾向于將軟件原版地用于工程。雖然在這些規(guī)律中有重疊，但是也有的與他們的期望存在顯著差異。例如，為了他們工作的平衡，工程師更可能使用CAD系統(tǒng)來幫助他們快速地開發(fā)和記錄對象非常精確的定義，而工業(yè)設(shè)計師依靠對對象的不同觀點的試驗，來生成及可視化自由形式和有機形狀的系統(tǒng)。Until the late 1980s CAD, in the industrial design context, effectively meant the computerisation of直到80年代末的CAD，在工業(yè)設(shè)計方面，尤其是電腦化技術(shù)制圖方面十分有效。同步于CAD系統(tǒng)的開發(fā)，為了滿足工業(yè)設(shè)計師的特殊需要，計算機design, designers tended to use software originally intended for engineering.計算機計算機 輔助工業(yè)設(shè)計（CAID）軟件被開發(fā)出來。就計算機硬件的利用、軟件技術(shù)的運用和CAD對設(shè)計與制造機構(gòu)的影響方面而言，CAD行業(yè)已經(jīng)增長和變化。大約1980末出現(xiàn)的能夠使整個設(shè)計過程實現(xiàn)計算機化計算機輔助工業(yè)設(shè)計軟件包，例如Alias，被designers particular needs, Computer Aided Industrial Design (CAID) software was de如今，基于計算機技術(shù)進步的影響已經(jīng)普及，電腦在設(shè)計工作室的設(shè)計工作中扮演越來越重要的角色。現(xiàn)在CAD應(yīng)用于設(shè)計和制造過程的各個方面。工業(yè)設(shè)計公司和制造公司用幾種CAD工具來設(shè)計和評估他們的產(chǎn)品。不過，那些能夠被工業(yè)設(shè)計師在整個設(shè)計階段所使用、從最初想法到最終產(chǎn)品的工具的數(shù)量仍然很有限。這是因為CAD工具套裝相對較新，而且這些工具要么是為在市場上獲得高額利潤諸如電腦動畫片的制作而設(shè)計的，要么是為了大型市場諸如機械工程而設(shè)計的。在調(diào)查計算機輔助工業(yè)設(shè)計工具的演變時，一個主要的問題是在將CAD融入設(shè)計過程前認清工藝設(shè)計師的需求和他們工作的性質(zhì)。本次研究的目的是通過博士研究項目的發(fā)現(xiàn)來進行辯論。研究的主要目標是獲得計算機輔助工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)與實用性指示。2先前的研究回顧本節(jié)介紹作為學(xué)習(xí)一部分的文獻回顧的的成果。早期的學(xué)習(xí)研究著重于尋找該地區(qū)產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)計過程中的電腦應(yīng)用的有關(guān)文獻。隨著計算機技術(shù)快速變化，文獻回顧僅限于過去的20年，以便找到藝術(shù)級的。最近信息的主要來源是互聯(lián)網(wǎng)上的期刊文章與文件以及參加過的展覽。文獻回顧導(dǎo)致了許多重復(fù)的問題。這些問題可以分成如下更廣泛的主題：1.電腦的創(chuàng)造力。2.數(shù)據(jù)與其它軟件和硬件的兼容性。3.- communication and teamworking,溝通和團隊協(xié)作。4.- co成本問題。2.1 電腦的創(chuàng)造力創(chuàng)造力經(jīng)常被認為是設(shè)計方面最重要的。但是，設(shè)計人員不可能與他們的工具完全獨立，并且CAD的使用與有關(guān)的產(chǎn)品有許多牽連。這項研究是著眼于在產(chǎn)品造型階段創(chuàng)造性地使用CAD工具，而不是看創(chuàng)造力。在這種情況下，創(chuàng)造力是連接設(shè)計人員為了制造出最有趣和最令人滿意的新產(chǎn)品所做的一系列工作。這些觀點使得設(shè)計人員能夠自由地利用這些特征，如顏色、表面光潔度、外形尺寸、產(chǎn)品圖形，來快速地生成表格、保持記錄等，而不用擔(dān)心丟失原始概念。最近的CAD軟件提供了設(shè)計人員以前無法處理復(fù)雜曲面的能力。因此，潛在地使得設(shè)計人員在設(shè)計過程中更有機會發(fā)揮創(chuàng)造性。CAD的潛力不能歸因于單獨的系統(tǒng)，它需要較高水平的用戶技能以及在設(shè)計之前許多設(shè)計參數(shù)要到位。然而，如今，制造業(yè)已經(jīng)知道旨在為設(shè)計的早期階段提供支持的幾個CAD系統(tǒng)，如AliasStudio工具。2.2 數(shù)據(jù)與其他軟件和硬件的兼容性CAD在數(shù)據(jù)存儲和使用方面有著大量的應(yīng)用，如CAD模型在不同方面的幾何物質(zhì)屬性。大部分公司使用一些CAD系統(tǒng)，如Autodesk公司的AutoCAD或IBM的CATIA，從個人電腦和蘋果Macintosh到Silicon Graphics和惠普的UNIX工作站。然而，不同廠商的CAD軟件包大多數(shù)不能相互溝通并且模型data cannot be shared direct數(shù)據(jù)不能直接共享。今天，為了支持新產(chǎn)開發(fā)過程中不同階段的工作，各種各樣的CAD軟件已被開發(fā)并推向市場。但是，當(dāng)前的數(shù)據(jù)交換格式不能夠為所有這一切軟件服務(wù)，數(shù)據(jù)交換問題仍然存在。 2.3 溝通和團隊協(xié)作工業(yè)設(shè)計師越來越多地在科學(xué)工作隊里工作，這些科學(xué)工作隊通常由在他們的工作場所的人以及有時為外界項目工作的人組成。當(dāng)團隊的目標是提高產(chǎn)品質(zhì)量和最大限度地減少開發(fā)時間和成本時，有效的高質(zhì)量的交流變得至關(guān)重要。當(dāng)設(shè)計團隊的那些能夠設(shè)立在不同地方的不同部分，需要工作在同一項目的不同部分時，有效的軟件讓適當(dāng)?shù)臏贤ㄗ兊弥陵P(guān)重要。雖然互聯(lián)網(wǎng)視頻技術(shù)已經(jīng)幫助不同大洲的設(shè)計人員溝通設(shè)計數(shù)據(jù)，但還是有改進的空間的。2.4 成本問題雖然CAD系統(tǒng)已經(jīng)比以前變得越來越有效，但購買和升級仍然很昂貴，特別對于小公司的設(shè)計部來說。文獻審查總結(jié)出一些初步結(jié)論，并給予了在設(shè)計中電腦集成的問題概述。但是，關(guān)于當(dāng)前問題的更多數(shù)據(jù)需要通過與參與產(chǎn)品開發(fā)的CAD使用者交談來收集。因此，安排了與這些人面對面訪談。3.3 與設(shè)計師的訪談和問卷調(diào)查經(jīng)過對以前的文獻的回顧，決定與當(dāng)前的CAD使用者交談，以便收集更多關(guān)于他們需求的最新的重點信息。一系列的研究問題被草擬出來，以便直入主題。這些問題主要集中在用戶體驗過的計算機硬件和軟件的長處與短處、用戶對功能與輸入輸出主題的選擇以及未來5年用戶的期望。問卷的目的是要回答這些問題。面對面采訪了8位專業(yè)設(shè)計師和19位設(shè)計研究生。訪談的目的是：探討創(chuàng)造力與CAD的使用；探索當(dāng)前的CAD系統(tǒng)對設(shè)計工作幫助的能力以及確定不久的將來用戶的期望。 采訪共經(jīng)歷了4個月，分別對來自跨國設(shè)計公司的生物工程學(xué)家、工程師和設(shè)計師進行了采訪。由于受訪者選擇了參與設(shè)計的來自不同專業(yè)人士，他們在各種不同設(shè)計階段使用大量應(yīng)用軟件。然而，大多數(shù)設(shè)計研究生使用來自Alias公司的Wavefront 軟件。由于沒有足夠的空間訪談問卷不包括在本文中。他的結(jié)構(gòu)分為4個主要部分：（1）個人和公司的詳細信息（2）設(shè)計過程（3）電腦（4）未來的期望，每個相關(guān)的主題反映了調(diào)查的主旨。由于問卷是為實習(xí)設(shè)計者設(shè)計的，試用后做了些修改，以便使問題更切合學(xué)生的受訪者。否則，問卷對所有參與者都一樣。在研究中選擇了定性研究法以便產(chǎn)生細節(jié)豐富的數(shù)據(jù)嵌入在研究方面。定性數(shù)據(jù)通過對采訪過程進行錄音獲得，然后再對他們進行評價。一些問題反復(fù)出現(xiàn)，他們被排序納入更廣泛的主題。4.討論采訪中的主要觀點成為討論的基礎(chǔ)。從采訪的結(jié)果來看，主要問題可歸納為：計算機與圖形和可用性的問題、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的問題、與其他軟件和硬件數(shù)據(jù)兼容性以及成本。由于數(shù)據(jù)的兼容性和成本問題在文獻回顧中很常見，這里只討論計算機圖形界面和可用性以及數(shù)據(jù)輸入設(shè)備的問題。雖然面試結(jié)果大多反映研究生對未來工業(yè)設(shè)計中CAD工具的使用的態(tài)度，提供的有趣的問卷答案將有助于確定工業(yè)設(shè)計師對未來CAD系統(tǒng)的期望。研究結(jié)果表明，現(xiàn)行計算機系統(tǒng)建模的頻譜并不能提供足夠的創(chuàng)意支持。從問卷調(diào)查的結(jié)果被用來生成以下期望表：1.計算機圖形界面和可用性的主要問題是如何學(xué)習(xí)和使用復(fù)雜的軟件，軟件應(yīng)該是：1）容易找到什么目的使用什么工具2）容易找到工具3）輕松創(chuàng)建復(fù)雜的形狀4）容易記住什么水平的模型正在被使用重要的是要考慮計算機軟件與用戶的互動層面。當(dāng)在用一個CAD系統(tǒng)工作時，用戶應(yīng)該能夠把注意力集中在CAD任務(wù)的創(chuàng)新設(shè)計方面，而不是注重與計算機交互。不正確的、復(fù)雜的用戶界面可能導(dǎo)致軟件的誤用，逐漸削弱用戶的理解和接受力，提高學(xué)習(xí)時間。盡管一些CAD系統(tǒng)通過改進界面已晉升為易于使用，但大多數(shù)受訪者對界面和可用性存在問題。他們希望擁有不復(fù)雜的CAD軟件，他們可以在更短的時間里學(xué)習(xí)且毫無困難地熟悉界面。2 數(shù)據(jù)輸入（設(shè)備）主要問題是如何產(chǎn)生逼真的模型。逼真的造型可以通過如下方式實現(xiàn)：1）手工塑造的對象2）與模型互動3）雕刻模型4）觸摸/感覺/手持模型5）旋轉(zhuǎn)模式值得注意的是幾乎所有受訪者都想像這樣一個CAD系統(tǒng)，它能夠使他們手工塑造對象、通過接觸與模型互動、想真實生活中一樣感受和手持他。隨著最近仿真技術(shù)的問世，入和輸出設(shè)備種類豐富多彩。在模擬技術(shù)中，大多technology, r被稱為虛擬現(xiàn)實（VR），通過計算機軟件和硬件創(chuàng)造一個人工環(huán)境，以逼真的外形和感覺展現(xiàn)給用戶。一些新的系統(tǒng)，如觸覺系統(tǒng)，最近已推出，為了加入視覺互動與物理模擬互動。不過，這些工具在工業(yè)設(shè)計中還沒有像三維建模工具一樣被顯著采用。5結(jié)論和未來研究從本次研究的初步結(jié)果來看，未來研究的范圍集中在新數(shù)據(jù)輸入設(shè)備和/或系統(tǒng)、三維計算機圖形界面。已經(jīng)明確目前電腦用戶在未來設(shè)計中的需求，研究將側(cè)重于用電腦進行更準確、逼真的三維建模。對軟件、圖形界面或新的輸入設(shè)備的提議源于未來的研究。那些能夠影響未來的研究的問題可歸納如下。這次文獻回顧的結(jié)果表明，當(dāng)前制造業(yè)需要在提高創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量和對客戶的新需求快速反映的同時降低開發(fā)成本和時間。這意味著，一個現(xiàn)代化的產(chǎn)品開發(fā)過程需要適應(yīng)迅速變化的需求。這將在設(shè)計的早期階段通過整合新技術(shù)來實現(xiàn)。計算機建模系統(tǒng)正在從一個以幾何為基礎(chǔ)向一個以物理為基礎(chǔ)的方式轉(zhuǎn)變。這意味著幾何特征不是定義一個對象的唯一信息，在建模中還要考慮對象的其他物理特征。然而，目前的計算機中的虛擬模型只用在產(chǎn)品開發(fā)過程結(jié)束時才能成為物理模型，通過打印機或快速成型工具的輸出裝置。重要的是在虛擬產(chǎn)品的設(shè)計過程中可以從實際出發(fā)，設(shè)計和測試，而不需一個真實的物理模型。從合作探索階段到持有模型，察覺深度、感覺適用的阻力和壓力等等，可能對設(shè)計者大有裨益。此外，與設(shè)計工具以及模型本身互動也是值得的。通過虛擬現(xiàn)實、互動原型設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，與模型互動、求力反饋成為可能，用戶通過這些主要改進能夠調(diào)查和了解對象的結(jié)構(gòu)。三維數(shù)字化技術(shù)有可能擔(dān)任未來建模。但是，它尚未在工業(yè)設(shè)計/產(chǎn)品設(shè)計中作為設(shè)計工具被引用，因為它還不能完全令設(shè)計者滿意。參考文獻1. 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