三维设计范文

导语：如何才能写好一篇三维设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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一、多观察

世间万物，包罗万象，有一句话说“世上没有相同的两片叶子”，意思是每个在世界上存在的物体都是不完全相同的，都有自己的独特之处，如果要你运用三维软件来设计你所见到的物体时，必须要仔细观察这个物体的特点，比如要运用三维软件来制作一只蝴蝶，首先你得认识蝴蝶的外形，然后再观察它的细节，如眼睛、触须、翅膀等与别的虫子的不同之处，接着制作出一个蝴蝶的基本外形。如果要制作蝴蝶翩翩起舞的动画，你还得要继续观察，它飞的时候是两个翅膀同时飞呢？还是一个先一个后？对于初学者而言，最重要的就是养成多观察的好习惯，如果你对建筑不懂，但却要制作一个大酒店的建筑效果图，首先得观察现有的酒店是怎么样组成的，从整体到局部，从大到小的顺序来进行仔细观察，细到一个房间是怎么配置的，灯光效果如何等。总之，制作现实当中存在的物体一定得仔细观察该物体的特性，这样才能制作出有特色的作品来。

二、多实践

“熟能生巧”这个成语的含义就是要多动手实践。对于初学者来说，运用三维软件在电脑里制作出一个桌子来是件很了不起的事情。制作作品前，要认真观察物体的外形，得出物体的特征之后再付诸实践，有时做一遍是无法让你完全掌握命令的使用方法，必须得多练习，当然讲的多练习并不是说要买好多的参考书来练，可以分类来制作物体，比如制作家具类、运动类、洗浴类等。这样只要依据参考书上一种方法就可以制作出各式各样不同的物体来。因此，“勤学苦练”是制作好作品的一大捷径，而实践是检验理论知识的唯一真理！

三、多思考

制作物体贵在多思考，在制作出一套沙发之后，再思考能否制作出一个客厅，把沙发放在客厅里，在客厅里再放一个茶几，在茶几上放一套茶具（茶座、茶壶、杯子、泡茶的工具等），放一盘水果（苹果、梨、香蕉、草莓等），扩展自己的思路，思考怎么样来充实大空间。这是关于空间上的思考，再细致的思考就是当制作一个简单物体时，能不能用别的方法来制作呢？比如制作一个花瓶，可以用车削命令来做，当学到一定程度，思考能否用放样来做？能否用NURBS曲线来做？这样就拓宽了学习者的学习面，活跃了他的思路，提高了他的思维，更好地促进其学习！

四、多交流

人人都说集体的力量是强大的，这也体现在学习三维软件上。不管你是自学还是参加培训班，学习中总会遇到一些自己不能确定或根本不知道的问题，比如如何制作键盘？是运用编辑网络命令？是运用布尔运算命令？还是运用编辑多边形命令？如何制作牵牛花？是运用二维转化为三维命令？是运用放样命令？是运用倒角轮廓命令？还是运用NURBS曲线来做呢？如何制作墙？是运用系统自带的基本模型？还是运用布尔运算命令？这样的问题就可以在班上进行现场制作来交流，或者通过网上论坛来进行更大范围的交流。这样就促使初学者有更大的兴趣和动力来学好这门软件。

五、多总结

“不断总结，汲取经验”是那些制作成功作品的学员必经之路。比如你制作了一辆坦克，首先观察现实中的实物是带有链子和大炮的车，接着构思制作思路：将坦克分为车身和炮塔两大部分，其他部分又可细分为若干对象来制作。在制作过程中，会遇到坦克履带的制作，此时可以和其他同学交流运用什么样的复制方法最简单？建好模型后为它添加材质，渲染输出保存即可。此例子运用到的知识点有：将普通对象转化为编辑多边形对象，编辑多边形命令下的各级子命令的使用，镜像、阵列及路径复制的使用方法，多种贴图的使用，设置灯光的技巧等。当你千辛万苦制作出一个作品时，要及时总结作品中运用到的各种命令，那些命令在以前做过的哪些作品中运用过？在这个过程中自己学到了哪些知识？总结时要从整体的规划出发再到局部的设计，从制作的思路到建立的模型，从添加材质到渲染出成品。多总结是助你不断成功的垫脚石！

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1、《21世纪动态几何》：适用于数学、平面几何、物理的矢量分析、作图，函数作图等教学平台，能够为老师和学生动态地展现几何对象的位置关系、运行变化规律，是数学与物理教师制作课件的一把利剑。

2、《超级画板》：主要适用于平面几何、代数运算、解析几何、函数图像、概率统计、立体几何、算法编程等领域，在动态几何构图、动态图形变换、利用函数或方程绘制曲线、随机实验模拟系统、平面几何推理与证明、程序边界环境和数学资源开发方面较为常用。

3、《GeoGebra》：一款开源软件，兼备几何、代数、概率与统计、微积分等功能，是一款非常适合高中数学教学展示、学生自主探究、师生互动交流的优秀数学软件。结合几何、代数、数据表、图形、统计和计算，具有处理代数与几何的功能。

（来源：文章屋网 ）

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【关键词】艺术设计基础 三维空间 三维造型 材料 教学

纵观国内艺术设计教育的发展，设计基础的教学自上个世纪八九十年代就一直以平面构成、立体构成、色彩构成为主体。“三大构成”的体系初始于上世纪初德国包豪斯设计学院，六七十年代在经济崛起的日本得到完善和更新。21世纪的今天，艺术设计行业的发展和设计教育的发展联系更紧密，国外艺术院校早已将多元的设计基础课程替代了局限的构成体系。国内的设计基础教学还相对滞后，构成体系的教学模式早已不能满足国内艺术设计专业的细分和艺术设计理念的更新。基于这样的现状，有必要对设计基础课程进行新的思考。

三维设计基础是艺术设计基础课程之一，旨在强化学生三维空间造型意念与三维形体造型的意念，培养学生对材料特性的感知力和应用能力，力图探讨如何将材料与三维形体造型相结合的技艺。在教学过程中，教师应注重运用将设计基础与专业设计相衔接的启发式教学模式，使学生在学习设计基础的同时“知其然，还要知其所以然”，掌握三维设计基础知识如何灵活应用于专业设计的方式和方法。

一、三维设计基础教学目标新思考

传统的立体构成教学是以“构成的形式”为教学重心，学生在大量的构成手工练习中为了完成某种“构成形式”而设计制作，缺乏构成方法与专业设计的思维联系。很多学生结课后都不知这些抽象的点、线、面、体造型有何用处，和以后的专业设计有何关联。所以，三维设计基础首先需要向学生解析的是“设计基础最终为设计而服务”的教学理念，锁定明确的教学目标可以让学生在学习过程中有的放矢，获得积极主动的学习效果。

三维设计基础的教学目标应根据艺术设计专业的细分和多元化的现状来锁定：1.让学生形成正确的三维空间意识，了解三维范畴内艺术设计的细分；2.培养学生对材料、材质敏锐的感知能力，学会欣赏材质美，体会材料的特性；3.培养学生三维形体和空间的造型意念及技艺；4.培养学生正确的三维设计审美观念；5.三维设计基础在专业设计中的正确运用技艺。

二、三维设计基础教学内容新思考

（一）引导学生感受材料与材质的美

学生在学习三维设计基础之前，对于材料的设计概念了解得较为局限，不懂如何欣赏材料质感所呈现出的美。如此必须建立材料审美观，启发学生用视觉和触觉去发现材料的质感个性，感知不同材料的审美特性。在教学方式上，教师可以用优秀的设计作品作为案例分析，直观地说明不同的材料美在三维设计中的应用原理和表现形式。诸如产品外观的设计、室内空间的装修设计、建筑外观的造型设计等。引导学生对不同的材料产生观察的兴趣和审美的感觉，这是学习三维范畴内专业设计的重要的第一步。

鼓励学生从身边的环境中去寻找、搜集、甄别人工材料和自然材料，揣摩不同材料的特质，并运用这一特质重新整合、表现出新的构成状态。完成“发现材质、感受材质、组织应用材质”的过程。让学生用自己的想象力创造性地去发掘各种材料的视觉、触觉能量。

（二）有效地将材料特质与三维形体造型相融合

材料只有融入实体的形态里才具有真正的造型意义，完成这一过程后，材料本身也已是形体的一部分。三维造型设计过程中，重要的环节是解决如何将材料的特性与形体的造型融合，两者关系相辅相承，三维造型要充分展现材料的质感美，材质也要充分体现形体造型的个性美。

学生在具备对材质的认知与基本的组织应用材料的能力后，紧接着就是要学习如何在体积形态中合理地选择材料，并用这种材料营造有效的材质界面，使材料、质地、形态有机地合为一体。

（三）创新三维造型设计的形态语言

将二维设计中的点、线、面等基本造型元素立体化，也就是增加其宽度和厚度，就可以成为三维造型设计中的基本形态语言了。通过对各种形态的点状、线状、面状、体状物的组织与构成，创造出不同的三维形体与三维空间形态。

树立宽泛的、敢于突破常规的三维造型意念是这一阶段教学的关键。学生在这一学习阶段必须大量地认知和发现各样规则的、有序的点状、线状、面状和体状形态以及不规则的、自由（自然）形态的点状、线状、面状和体状形态特征。学生要特别重视对不规则的、自由状态的造型语言的认知和创造，体会并掌握如何将自然材料转化为三维造型语言的技巧。

（四）培养三维体积构建的创造力

三维体积形态的创造是三维设计基础的核心内容。用同一种材料建构三维造型可以让学生在充分熟悉材料特质的基础上，挖掘材料表现的潜能，运用设计想象思维创造大量的具美感的形体。通过量化的创造性训练可以激发和培养学生对于三维形体构建的创造力。

例如，指定10×10厘米的125克卡纸作为材料，学生设计制作20件以上数量的三维形体造型。软硬适中的卡纸可塑性较大，学生可以采用折叠、粘贴、切割、镂刻等方式造型，完成从相对平面的制材构建三维立体造型的创造。从课堂效果来看，对这样具有挑战性的设计训练，学生都能积极构思、努力尝试，学习兴趣浓厚。

（五）将设计基础与专业设计实例相衔接

设计基础的学习最终服务于专业设计。三维设计基础的学习使学生具备三维造型意念、三维空间意识、正确的审美观念等能力。在前文每一阶段的教学过程中，教师应穿插具有代表性的专业设计案例分析，重点讲解三维基础设计元素如何在设计中应用与演变。使学生真正对设计基础的学习知其然，还要知其在“设计中所以然”。设计实例可以从工业产品设计、艺术雕塑设计、建筑空间设计、空间展示设计、环境景观设计等涉及三维的设计门类中选取。

参考文献：

[1]王雪青，郑美京.三维设计基础[M].上海：上海人民美术出版社，2006.

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21世纪是信息爆炸的知识经济时代，随着世界经济的飞速发展，高素质创新型人才成为我国面对激烈的国际竞争的核心竞争力。大学生是祖国的希望，民族的未来，大学生综合创新能力的培养至关重要。伴随着机械行业迅猛发展，机械类专业人才的教育培养将面临更加严峻的挑战。机械类大学生综合创新能力既包括民族意识、工程意识，还包括经济意识，同时大学生还要学会处理好人与社会、人与自然、自身发展与社会协调发展的关系，因此，加强大学生综合创新能力的培养是培养高素质人才的重要途径。随着计算机技术的不断发展，三维建模技术在机械设计领域得到广泛的应用，已成为机械专业学生必须掌握的基本技术之一。三维建模课程早已成为机械专业基础课程的重要组成部分，其所涉及的相关知识较多，如工程材料、机械制造技术基础等学科知识。通过课程学习，从而保证培养及提高学生综合能力和创新能力目标的实现，使学生能够具备运用三维计算机设计软件进行实际设计问题的能力。结合目前三维设计课程的教学情况，如何深化教学改革，以课堂教学为基础，激活师生活力，培养学生的创新思维和创新意识;如何整合现有学校资源，充分发挥三维设计课程激发学生的学习热情和创新精神的作用;如何引导学生通过积极参与实践活动，认识社会、了解国情，进而增强社会责任感和使命感;如何鼓励学生积极参加学科竞赛，在学科竞赛中培养大学生的创新能力，这些方方面面都是三维设计课程发挥作用的动力和源泉，是当前高校在三维设计课程改革中应该思考的问题。

一、构建“学研践创”综合创新能力培养体系

“学研践创”四位一体的综合创新能力培养体系建立，旨在提高我校机械类大学生的综合素质和创新能力，促进机械类专业持续发展。围绕提高大学生综合创新能力培养，以创新教学为基础，以实践研究为促进，以学科竞赛为推动，以综合创新为提升，构建“学、研、践、创”四位一体的机械类学生综合创新能力培养体系，具体包括建立“以学启创”———创新教学培养模式、“以研推创”———锻炼培养机制、“以践促创”———竞赛培养机制和“以赛激创”———实践培养机制，如图1所示，最终实现提高机械类学生的综合创新能力的培养目标，探索一条培养提升学生综合创新能力的新途径。

二、三维设计课程改革

三维设计符合人的设计思维过程，由三维设计得到的三维立体图不仅具有直观性、易于理解等特点，而且有利于获得复杂的几何造型，如截交、相贯、不规则复杂曲面等，能通过一定的技术手段将设计模型立体直观地呈现出来。通过在计算机上对设计零件进行力学分析、虚拟加工、虚拟装配，检验零件的装配情况，从而减少制造昂贵的产品样机的数量。三维设计课程是机械类专业的实用技能课程，与机械行业紧密结合，三维建模技术是机械类学生必须掌握的一项基本技能。创新教学模式、改进教学方法、改善教学内容，注重实践环节的教学改革，使三维设计技能融会贯通到整个机械专业学习过程，已经成为该课程改革的重中之重。

(一)以学启创1．任务驱动小组的教学模式在三维设计课程当中，任务驱动小组的教学模式在课程当中强调学生的主导作用，教师的辅助作用。首先，由教师建立任务小组，并进行相关课程任务的计划和安排，接下来，学生按照小组自行进行资料的收集、整理和学习。教师在整个课程教学当中，提供积极、有针对性的指导。任务驱动小组的教学模式使得同学们积极开展团队合作，充分发挥学生在教学过程当中的主动性。这种教学模式有利于学生们在小组内开展学习讨论，并且根据学习讨论情况学会制定学习方案，无形中锻炼和培养了学生发现问题、解决问题的能力。2．情境模式教学方法从实际问题出发，教师利用实际企业工作中成功的工程案例模拟工作情境，将教学情境模拟成工作流程，在课堂进程中实现了教学情境与工作情境的对接。当实际案例的最终结果展示给学生们，就会使学生深切体会到将书本知识应用于实践的过程，从而激发学生的学习热情，提高学生的能力意识和创造力。3．课外延伸的教学理念通过开展三维设计相关的知识讲座以及深入企业的实习活动，使得学生对机械类专业的发展现状和未来的发展趋势具备初步了解。在课程教学当中分享经典机械设计案例。通过适当开展产学研项目达到锻炼学生的设计能力、创新思维;充分利用第二课堂开展实践研究活动，利用实验室活动及科技社团组织活动，为学生创造课外学习研究的机会。

(二)以研推创为促进学生对三维设计的应用及对本专业科技创新的了解，充分利用第二课堂开展实践研究活动，为学生创造实践研究的机会，将课本知识转化为实践能力。比如，定期组织学生在实验室里进行专业学习与开展各项实验，激发学生们的学习兴趣，增强学生们的动手能力。比如，开展小家电拆装与测量训练，开展小家电造型和工业设计活动等。通过在实验室和实践活动的学习与锻炼，可以使同学们接触到许多课堂上和书本上学习不到的专业知识，极大拓展了学生的专业知识面，寓教于乐。

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关键词：VANTAGE PDMS 三维模型 多专业协同设计

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0202-01

Abstract:This paper introduces the VANTAGE PDMS software, and summarizes the experience and experience

Key words: VANTAGE PDMS 3D Model Multiple-Discipline Collaborative Design

1、前言

信息技术应用迅猛发展，工程公司和行业软件供应商都积极探索行业解决方案，建立集成应用系统，实现工厂生命周期的信息管理。

VANTAGE PDMS 是AVEVA公司的工厂布置三维设计产品。本文从工程公司的角度出发，分析阐述如何应用VANTAGE PDMS软件，使其更好的支持工程项目协同设计，不妥之处难免，敬请指出。

2、三维协同设计

三维协同设计，以三维数字技术为基础，以三维设计软件为载体，不同专业人员组成的设计团队，为了实现或完成一个共同的设计目标或项目在一起开展工作，是一个知识共享和集成的过程。将传统的流程化串行作业变为并行作业，提高信息流通效率和查询效率，减少了信息的失真，从而提高整个设计效率。

协同设计表现为以人为核心的协作，实际是以数据为核心的协作。协同设计的目的不仅仅是数据的创造，更为重要的是注重对信息数据的交流和管理，其最终目标是通过统一的设计平台，不同专业设计者之间、分散的设计部门之间实现宛如一体的协同工作，以求达到设计效率和质量。

3、应用PDMS实施协同设计

实施协同设计，要以满足用户需求为导向，紧密结合公司的特点和实际，积极开展基础性工作：如：完善的数据和管理、统一的设计流程控制、专业的开发队伍支持、熟练的专业应用人员、统一的编码原则

3.1 统一的编码

统一的编码极为重要，是系统实施过程中最重要的前提工作之一。从企业管理的角度来看，对生产过程中的资源实体进行统一编码有助于在整个企业范围内对企业资源达成统一、唯一的认识；从计算机相管理系统角度，一个庞大的信息系统需要对所有资源实体进行统一编码，建立企业统一的基础数据应用环境，以增加系统各组织部分之间的集成。

工程项目涉及的材料类别繁多，数量众多，且每种工程材料都具有其特定的性质，VANTAGE PDMS采用规范的材料编码、元件编码，这样更加便于企业内部信息的管理、查阅和归档，同时为设计料单的准确性和后续采购工作提供基础保障。

3.2 完善的工程数据库支撑

数据库是三维设计的基础，只有拥有完善的数据库，才能满足多专业模型准确快速布置的要求，其中包括：(1)多专业元件库：型钢库、设备库、暖通库、电缆桥架库、管道管件和阀门库、螺栓库等；(2)平面图和单管图出图的出图库：出图风格定制库、出图规则定制库、图形符号库、图框定制库等；(3)标准模板库：支吊架模板、灯具模板、设备模板等。

3.3 工程数据管理库日常管理

定期进行数据数据整理、清理优化、备份等数据维护工作，保证数据一致性、完整性和有效性。

3.4 熟练的专业应用人员

按照VANTAGE PDMS所涉及的专业知识，可以把从事PDMS工作的相关人员分为：IT管理人员、PDMS系统管理人员、设计和建模人员。

(1)IT管理人员是保证PDMS应用过程中用到的所有服务器、工作站、网络设备、打印机等设备和网络的正常运转。(2)PDMS系统管理人员的职责是建立一个满足要求的PDMS项目，维护项目的成功运行。PDMS是一套庞大负责的工程设计集成软件，发挥它在工程设计过程中的最大作用，并不是意见容易的事。因此PDMS系统管理员不但要了解数据库管理，还要了解设备、管道、结构、电仪和管道的相关知识。(3)设计和建模人员，两者可以分开，也可以合二为一，这根据各自公司的组织管理以及人员自身情况而定。

3.5 专业的开发队伍支持

VANTAGE PDMS提供了最基本的框架和常规功能，对于设计过程中的许多细节，可以由计算机专业和工程专业人员组成的支持和开发队伍进行二次开发。

4、带来的效益

效益是企业信息化建设的价值所在，也是企业能力建设的基本思路。应用VANTAGE PDMS三维协同设计平台，不但可以减少20%-30%设计时间、基本实现零碰撞、减少10%-30%质量损失/更改时间、为设备安装，工程进度管理提供支持，而且为运维提供基础数据，为企业管理提供数据支撑。

5、问题

信息技术应用在深度和广度上于发达国家先进工程公司还有一定的差距。主要体现在：

信息基础设施建设的系统化、规模化以及系统性水平较低，信息系统的安全性和管理手段与水平也较低；

经验与知识的积累不够规范化，未形成完整的数据库和知识库群，信息资源的有效组织和利用率低；

工程信息复用率不够。要使设计具备向采购提交数据的能力，使设计真正做到数字化移交和项目生命周期管理

6、结语

通过三维协同设计平台，希望公司实现项目设计平台的整体转换，为公司各个专业建立一个稳定，统一的设计平台，使资源优化，信息共享，从而大幅度提高劳动效率。最终形成具有公司自身特色的、代表行业最先进水平的项目工程集成系统，实现工程设计平台的转换和统一，进一步加强公司在国内外工程市场上的竞争能力。

参考文献

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关键词：水利水电工程；三维设计；行业应用；发展趋势

中图分类号：TB21文献标识码：A文章编号：1674-4942（2015）04-0461-04

在水利水电等工程建造领域，传统的设计师们设计立体建筑物，是从原始的手工绘图方式开始，或者利用后来发展的计算机辅助绘图方式，总是先将立体设计对象转化成平面形式来实现的.由于受技术条件的限制，传统二维设计手段的最大弊端就是可想而不可见.对设计者而言，他们所构思的三维建筑物之间的逻辑关系、工程的总体布置等，都需要转换成数量庞大的二维平面设计图纸，既耗费设计师大量的时间和精力，又无法直观并完全表达其原始设计意图.在信息化技术快速进步和巨大市场需求的背景下，一种对结构描述更加真实、更加准确、更加全面的三维设计（也称“三维产品仿真设计”）技术，以其可视化的巨大优势在国内外水电工程设计行业风生水起[1].在三维设计中，集成化的三维项目模型的各种信息相互关联，使得任何一个地方的设计或设计变更，只需在同一个地方完成即可，不仅可节省大量的设计时间，缩短设计周期，又能最大限度地减少差错、提高设计质量.三维设计已成为水利水电工程设计领域技术进步和创新发展的必然趋势.

1水利水电三维设计系统

三维设计简单地说，就是让设计师的设计工作直接从三维开始，遵循一种完全符合人类大脑思维和行为习惯的模式，保证设计思维的连贯性，避免了经过二维设计转换的繁琐过程.三维设计的特点是实现了设计过程的可视化与智能化，它包括设计条件，如地质，水文，地形，枢纽布置及施工条件等的可视化、设计建模的可视化、计算分析过程的可视化与成果展示的可视化.三维设计系统是利用计算机虚拟现实技术，通过计算机仿真模拟设计软件来实现的.目前在水利水电工程勘测设计领域具有三维协同仿真设计功能的软件系统主要有三大产品，即法国达索公司的CATIA软件、美国Bentley公司的MicroStation软件和美国Autodesk公司的AutoCAD软件.三维设计系统的基本工作原理及关键技术可概括为四个方面：1）骨架设计与驱动，2）参数化设计与驱动，3）模板设计与知识工程，4）协同设计模式。

1.1骨架设计与驱动

骨架（Skeleton，又称骨架模型），是将某一数字几何模型拓扑特性经过某种特殊方法处理后具有类似生物“骨骼”般的可视几何图形，它以图（Grahp）数据结构的形式进行存储[4]，是构成工程全三维模型的核心和有效组织形式.骨架的组织形式一般采取多级树形结构，分为总骨架和子骨架，子骨架又可衍生下级子骨架.水利工程三维模型中的骨架，大致分为工程总骨架（也称“顶层基本骨架”）、单元工程骨架和零部件骨架三类.骨架设计是三维设计的基础工作，采取自顶向下的设计方法.骨架设计的思路是，在工程总体设计初期（可研设计阶段），从产品装配的最高层面考虑工程的设计结构[5]，确定产品模型的主要空间位置和空间形状，例如大坝的基准点、线、面，其他构筑物的点、轮廓线、轮廓面等，定义工程主模块与子模块的关联（驱动与继承）关系，如空间要求、界面及其他几何属性等拓扑约束关系[6].当工程发生重大设计变更（如地质、建基面、桩号变更）时，只要在顶层基本骨架中完成所有控制参数的修改，便可驱动整个模型的更改.

1.2参数化设计与参数驱动

三维设计的另一个重要技术手段就是参数化设计与参数驱动.参数化设计技术以约束造型为核心，以尺寸驱动为特征，允许设计者在设计的初期只画一个产品草图，然后将产品的几何尺寸、位置关系定义为参数变量，需要时，只要修改这些参数变量或约束，即可直接或间接地改变图形的尺寸及形状，并驱动模型中所有其他相关联部分图形的修改，极大地改善了图形的创建和修改手段，提高了设计的柔性和工作效率[7].

1.3模板化设计

模板化设计是三维设计中知识重用思想的具体体现和重要技术手段.在水工建筑物中，有许多典型结构，如挡土墙，厂房上部结构中的牛腿、板、梁、柱、楼梯等，其重复利用率非常高.如果每次重复建模，会浪费很多时间[8].模板化设计就是把一些定型的、在多个工程项目之间反复使用的一些构件的设计过程做成模板，供任意工程设计时调用，以达到快速三维建模的目的，大幅提高工作效率和工作质量.把参数化设计与模板化设计两者相比较可以看出，如果说参数化设计是着眼于同一工程项目的一族产品的快速设计和修改的话，那么模板化设计则定位于不同工程项目的同类产品的结构设计.模板化设计是参数化设计思想的延伸和另类应用，法国达索公司的CATIA的知识模板功能提供了一个很好的实现模板化设计的软件工具.

1.4协同设计

水利水电设计工作是一个涉及不同设计阶段、众多工程专业深度配合的系统工程，需要在各专业技术人员之间建立大规模的深度协同的工作关系，需要对设计信息及设计成果的高度集成和共享.传统的离线设计方式需要大量面对面地沟通交流，设计流程复杂，效率和质量得不到保证，而三维设计系统的在线协同功能是使所有设计者都在同一环境下在线工作，设计数据同步且唯一，设计流程清晰简单，不同专业或不同部位的设计产品之间能够相互关联，实现了与业主、施工单位、专业间的实时沟通[9].如文献[10]设计水电站厂房的三维设计。

2水利水电三维设计系统的先进性

水利水电工程三维协同可视化设计技术，突破了许多二维设计中的技术瓶颈，具有二维设计无法比拟的优越性，较为突出的主要有以下几个方面.

2.1提高了水电产品的设计质量

在三维设计条件下，设计者实现了三维空间布置和设计，大大提升了产品的设计和创新手段.设计师们不再是图纸的奴隶，他们的时间和精力被充分释放，设计灵感受到极大激发，能够站在工程设计的整体高度，进行多角度、多领域（专业）的产品审视、平衡，并进行设计方案的快速优化和比较选择.通过碰撞检查和模型校验，可以大大减少设计上的错、漏、碰、缺现象，使得三维设计能更真实、更准确地描述设计物的结构以及各结构之间的空间关系，模型中的数据信息就是实际建设中的准确数据，既避免了工程建设的资源浪费节省了投资，又保证了工程体的高度安全，工程设计质量得到了大幅提高.

2.2提高了水电工程设计效率

设计效率一直是影响水利水电工程建设周期的关键环节.在传统二维设计中，如果强调提高设计效率，往往意味着要以增加资源消耗和降低设计质量为代价.由于三维协同设计技术对设计成果集中管理，能够使设计工作在同一平台上的不同专业的技术人员做到深度协同配合，在产品开发流程的早期及时发现和更正潜在的问题，并通过协同机制及时反馈给上、下游或同专业其他设计人员，避免了设计盲区，降低了出错概率，同时又减少了决策的时间和成本[11]，“又好”、“又快”不再发生矛盾.

2.3提供了理想的结构分析模型

水利工程设计针对建筑物结构强度的预测、后验校核和事故分析，是通过结构应力分析计算来完成的.而水利工程三维设计模型成果往往可为后续的结构分析计算提供理想的模型基础.法国的CA⁃TIA三维设计系统，其结构分析与仿真解决方案为设计者提供了高度自动化、透明的解决方案.CATIA能够自动进行网格划分和初步的有限元分析，同时与原三维模型保持关联.当三维模型结构发生变化，有限元模型也跟随更新，无需重新建立模型，大大缩短了建模时间，提高了分析效率.设计人员可以随时修改三维模型，而分析人员可以利用已有的三维模型，进行水工结构的应力、位移等计算分析[11].对于大型复杂结构的设计，可采用软件组合的方法，例如，通过CATIA建模，再导入专业有限元分析软件ANSYS中进行结构应力分析计算.

2.4提供了可视化的产品展示模型

三维协同设计另一个突出的优势，就是能形成虚拟的三维工程模型，使设计人员能将其设计理念和设计成果进行可视化三维展示，既能在投入施工之前模拟出水利水电工程建设的全过程，还能模拟出工程建成后的使用情况.这样就能充分满足业主方和行业领导在听取汇报时的视觉感受，提高了设计单位的方案中标率。

3我国水利水电三维设计应用现状与发展趋势

3.1行业三维设计应用现状

早在十几年前，我国的水利水电工程领域就已经开展了三维设计系统的引进、应用及研究工作，但主要集中在一些大型设计院.他们成立工程数字化研究中心，大力开展技术培训，并实施产学研一体化策略等措施[12-15].已有成果表明，采用三维设计使设计图纸的一次校审通过率可普遍提高至90%，设计产品的差错率减少约80%.比传统设计效率提高42%以上[16]，工程项目设计周期缩短了30%[17]，大大提升了设计单位的生产力、生产水平和市场竞争力.目前国家已从行业层面进入到三维设计标准制定、三维模型库建设及三维平台建设的整合开发阶段.截止2015年上半年，在国内各级水利水电勘测设计院中，开展三维设计的已超过23家.随着时间的推移，三维协同设计的巨大生命力将日渐凸显.可以预见，水利水电工程的设计将进入三维协同设计时代.

3.2行业发展趋势

随着三维设计系统应用的逐步深入，三维模型数据也将会不断得到充实、丰富，这为设计企业开展工程数字化新业务创造了先机、开辟了方向.

3.2.1数字化设计与施工一体化

水利工程数字化设计与施工是计算机虚拟设计与虚拟制造在工程领域的典型应用.设计与施工的一体化与相互融合是工程建造领域发展、进步的必然趋势，充分利用水利水电工程三维模型信息量丰富、可视性强的特点和优势，使实现数字化设计与施工一体化成为可能.用数字整体移交的理念和方法将三维模型运用于工程现场施工与管理以获取三维模型的附加收益[16].如通过CATIA/SimuPower平台，可使施工组织设计全部数字化和可视化，使施工现场的一切面貌均可在计算机屏幕上一一再现，并以现场实际施工面貌为基础，预测一个月、一年以后工程区的三维施工面貌，从而决策优选施工组织方案.这样，人们向往的远程施工管理就可实现三维可视化.

3.2.2数字化设计与全生命周期管理服务一体化

全生命周期管理（ELM—EngineeringLifecycleManagement）是对项目从可研到运行，到最终报废等全生命周期的项目数据进行管理的一种先进的工具、方法与理念.设计单位通过三维协同设计建立起来的工程信息数据就是ELM所需要的最可靠、极珍贵的前端数据.设计单位以三维设计数字模型为基础，逐步构建满足设计、采购、施工到运行和维护管理等需求的全信息三维数字化模型，整合工程安全等业务系统，最终将实物资产和全信息数字化虚拟资产进行整体移交，为工程业主提供工程全生命周期管理服务[16].可以预见，数字化设计与全生命周期管理一体化，必将极大地带动我国水利水电工程建设领域生产方式的变革和全面升级，从而促进水利水电事业的大发展.

4结语

篇7

Pro／E软件的行业现状及问题关于Pro／E三维设计软件的教程书籍很多，但对行业特点的针对性不强，多是五金类、塑料制品类、工艺品类、玩具类、外壳曲面造型设计等方面的案例，但在煤炭、冶金、矿山、化工、石油、农业等这些传统行业里，装备设计和制造用到的几乎都是由规则的直线和回转曲面构成的零部件，与那些奇异的曲面几乎无关。本文从煤炭行业特点出发，总结10余年的Pro／E使用经验，精心挑出那些实用且必须掌握的知识技能要点。由于篇幅限制，只能将一套成功的经验、方法、学习步骤路线图贡献出来以供交流。当前要推广Pro／E软件，首先要解决以下3个问题：

1）可用作机械设计的三维软件很多，究竟选学哪种好？目前有影响力的主要有Pro／E、solidworks和UG这3款，其中Pro／E的在用人数和企业最多，且相关的书籍、资料、资源最多，所以选择Pro／E更合适。

2）AutoCAD软件还要不要用？从经验看，目前CAD还要用。因为在CAD中修饰尺寸标注（如光洁度、尺寸公差、焊缝符号、众多的简化示意画法和个性化标注方式等）以及添加注释（如技术要求及说明等）都要比Pro／E方便许多，所以先用Pro／E来建模、生成工程图、自动标注并初步整理尺寸后将工程图转存为CAD可以打开的．dxf或．dwg格式，再在CAD软件里做进一步的人为修改和修饰，就能方便、高效地制出符合中国人看图习惯的图纸。

3）如何向使用Pro／E过渡，同时又不耽误现有的设计任务？第1步，每人准备3本统一的教材，一本是着重讲建模的，一本是专讲工程图制作的，再一本是主要讲在装配环境中设计的。第2步，电脑升级，建议单核CUP的工作频率最好不低于2．2GHz、内存条最好不低于2GB，否则软件运行速度很慢；还要准备一套投影仪系统，方便共同学习、探讨问题时做演示；请懂Pro／E软件的人上门安装程序，程序一定要和教材一致。第3步，把有关人员对三维软件的认知程度情况做一次摸底，据此将人员分为两个梯队，有一定基础的人员组成第一梯队，其他人组成第二梯队；将本单位的任务安排做一次调整，将第一梯队的任务分一部分给第二梯队，使第一梯队成员能腾出精力学习，鼓励他们用2～3个月时间掌握建模技术，再用1～2个月时间掌握工程图制作，建模和生成工程图的练习可以交叉、蛙跳式地进行，效率会更高；同时第二梯队不妨跟着第一梯队多少熟悉一下；第一梯队成员先按笔者提供的经过精简后的学习清单自学1个月，然后将遇到的难点集中一下，先是大家讨论交流一下心得（以后也要经常这样做），必要时可以请当地电脑培训班派人指导一下，他们虽然不太懂本行业的具体情况，但像建模、出图这种纯软件操作的问题，他们是帮得上忙的；当1个多月过去，第一梯队成员应该有了一定水平的操作技能，就可以结合自己的设计任务，试着建立一个零件模型并生成工程图，再用CAD修改一下并打印出来试试，成功了，就说明基本掌握了一套从建模到出图的程序方法；接下来就要练习在装配环境里搞设计了，例如零件的装配、直接在装配环境里搞零件设计等这些技巧技能，制作装配模型工程图的方法基本上和零件工程图是一样的，如果成功，第一梯队成员就算完成了换装升级，可以使用Pro／E承担设计了，至于仿真运动、机构分析、应力分析这些高级功能，因为很少用，可以留待以后有实际需要时再学习，也可以提供模型和相关的技术参数条件给专业的工作室，付费请他们代劳。第4步，第二梯队接受训练，为了让他们有精力进行学习和练习，第一梯队要分担第二梯队的部分工作任务；因为第一梯队已经可以使用高效的Pro／E软件了，所以在“转型”期间，整个团队的总工作效率会有所提高，很有可能会提前完成设计任务。

2推广应用

Pro／E软件必须掌握的知识要点由于Pro／E是一个庞大的系统软件，为了使初学者尽快上手，根据行业特点，将学习内容做精之再精的处理，供大家参考，不要求概而全地什么都学；对于教材上本文没有提及的内容均泛泛了解即可；本文特意标示为不实用的内容不用看；另外，网络资源非常丰富，可以有针对性地将其作为教材的补充。

1）关于初步认识软件（1）必须掌握：启动程序、设置工作目录、屏幕操作界面初步认识、打开或新建文件、保存文件、关闭窗口、退出程序、备份文件、重命名、文件的拭除和删除、模型树。（2）重要的难点：配置文件Config．pro的修改，关键点：①将默认的符合西方习惯的第3视角改为符合中国人习惯的第1视角；②将英制单位改为公制的mmns即公制模板的设置。

2）关于草绘二维截面，基本上都要掌握（1）不实用：圆锥线的绘制、样条曲线的绘制、标注周长、标注参考尺寸、标注基准尺寸；标注旋转剖面尺寸；（2）重要的难点：再生失败处理，如开循环过多造成截面不封闭进而使得特征再生失败；

3）关于基准特征，除去建立基准曲线、坐标系的生成不实用外，基本上都要掌握。

4）关于入门教科书上的实体特征建模（1）除修饰特征、螺纹特征、管道特征不实用外，基本上都要掌握；（2）重要的难点：①再生特征经常失败，往往造成建模工作前功尽弃，特别是复杂零件模型和装配模型，作者的经验是经常备份（而不是用保存命令），将损失降到最低，这样在建的模型即使再生失败毁掉了也不要紧，还可以调出备份的模型继续下去。②如何确定Pro／E草绘方向，大部分教材上都没讲，这个其实非常重要，建模时必须时刻清楚自己的草绘方向，不然碰到复杂的模型翻转几下后就晕了，找不到自己想找的点线面了。由于篇幅有限，不便详述，网上有几个好帖，读者可自行收集研究；草绘方向是按照符合西方人习惯的第三视角投影原理来确立的，并且与坐标系的XYZ轴的方向密切相关。

5）关于教科书讲到的高级建模和高级特征工具，大多数不实用，诸如：①退刀槽、凸缘、唇、环形槽、法兰、耳、环形折弯、特征变形工具等不实用，用简单命令就可以做到；②曲线、曲面的特征工具、模型的外观设置与渲染，基本与我们无关；③用户自定义特征UDF、族表、零件库不实用，只在标准件制造企业有用（如螺丝螺帽、轴承等）；如果实在要用，可以安装专门的标准件零件库外挂程序，如林清安教授主持搞的标准件零件库；④特征扫描、混合、工程拔模，只要掌握简单的就够用。

6）关于零件装配，基本都要掌握（1）如果注明是高级的（如爆炸图），不实用。（2）重要的难点：①层树的管理，很有用，但在教材上鲜有提到，可在网上搜集汇总一些好帖子研究一下；②在装配环境中形成的父子关系的处理，看似简单实则错综复杂，父子关系越简单越好，否则处理模型再生失败时非常麻烦并造成重大损失，建议尽量少用其他零件的点线面做参照来建模或装配定位，要多用分析菜单里的测量功能命令组。

7）关于模具设计、钣金设计，可以通篇不看。因为仅铸造模和我们有点关系，用处也不大；设计薄板零件用到实体建模里的抽壳命令就足够了，没必要用专门的钣金设计模板上的命令，毕竟我们常见的都是简单薄板零件。

8）关于工程图制作，很重要，很基本，大多数要掌握（1）原则是比照CAD，如果用CAD更方便，就可以不学，那些西方人的制图方式可以不看，如多零件工程图、爆炸图及球标、自制工程图模板、移动视图到不同页面、二维绘图、自动化标注BOM球标、圆孔表格。（2）重要的难点：①工程图配置文件CNS－China．dtl的修改，为的是生成符合中国大陆习惯的工程图，如将第三视角自动转第一视角的设置；②材料表BOM的制作，特别有用；③工程图转CAD图。

9）一些很实用的功能命令：①分析菜单的测量命令组很有用，要善用；②分析菜单的模型命令组里的体积干涉、全局干涉命令很有用，用来做零部件之间的干涉检查；③信息菜单的命令很有用，可告诉设计者很多信息，鲜有教材涉及，可以找些资料研究一下；④巧用、多用函数关系，如凸轮驱动面的函数关系。

10）教材上那些关于机构仿真运动、有限元分析、NC加工（数控加工）、动画设计方面的简单内容，在目前阶段没用，不用看。

3结语

篇8

[关键词] 高职教育 技能大赛 任务驱动

引 言

近年来，教育部在全国范围内组织举办了各类技能大赛。这类比赛一方面为学生提供了锻炼技能、展示技能的平台，另一方面已经成为体现学校教育教学质量、扩大学校影响的重要途径。参与技能大赛的学校和学生数量越来越多，许多高职院校针对技能大赛开设了专门的兴趣班、冲刺班，进行专门的技能培训。

这种为参加技能大赛而组织的教学活动就是一种典型的项目化教学。本文以作者两年来组织指导学生参加全国三维创新设计大赛教学实践经验为基础，就如何用项目化教学理念开展设计技能大赛项目组教学活动实践作一分析和探讨。

项目组模式的任务驱动教学

三维动画设计行业是一种生产流水线式的工作模式。每个从业人员只完成流水线上指定的一道工序。故事策划、概念设计、建模与贴图、场景灯光、角色装配、动画编辑、动画渲染、后期剪辑等工序分别由不同的人来完成。所以，人员之间的合作显得尤为重要。项目组教学模式就非常适合这一课程的教学实施。全国三维创新设计大赛的截止时间是七月中旬，为了使学生有足够的时间准备参赛作品，作者在三维设计课程第一堂课，就先进行参赛动员，并当天指导学生成立项目组，并推举组长，实行组长负责制。

顾名思义，项目组教学模式就是借鉴企业的项目运作模式，将教学目标任务（往往是实践性强的教学内容）用工程项目的方式分派给学习者组成的小组。所以项目组教学也是一种任务驱动理念的教学。根据学习内容的不同，可以由教师指定项目，也可以由学习者群体自行商讨确定项目并由教师认可。在以往的职业院校教学中，学生的毕业设计类似于一个项目任务，但往往是一个人完成的，而且一般在学校期间就那么一两次。把这种项目任务贯彻于整个课程的日常教学中，就形成了这种新的教学模式。

诚然项目驱动的学习也可以是由个体的学习者实施，那样可以锻炼学生独立思考的能力，并充分培养学习者个体的创造思维。本文的重点在于探讨项目组教学模式。

分组教学是教学组织的一种常见模式，在这种模式下学习者以小组的方式进行教学活动。这种模式和项目任务驱动理念相结合，就是所谓的任务驱动理念下的项目组教学模式。

这种教学模式有以下特点：1.项目任务为主线：教学活动始终围绕一个既定的项目任务展开。2.学习者是活动主体：教学活动的大量时间是学习者群体内相互交流商讨和动手实践。只有在遇到问题时教师才出面解决或指导。3.教师为主导：主要负责策划项目或指导学习者自行策划项目。在活动中把控各个项目组的整体进度，解决学生活动中出现的问题，讲解相关的新知识点。动手实践活动中教师偶尔需要进行动手示范。4.分组活动：学习者按照所选项目不同进行分组。小组的人数较少，从2到5人不等，每个组推举一名组长。

项目组教学与建构主义

如前文所述，项目组教学就是一种任务驱动式教学。任务驱动教学理念理论基础是建构主义理论。建构主义理论强调教学的互动性，而不是通过教师向学生单向传递知识。学习者在特定的学习情境中，在教师的指导和教学同伴的帮助下，利用必要的教学资料，通过意义建构的方式而获得知识。每个学习者所掌握的知识是在互动教学中建构起来的。学习过程是一个主动的知识动态生成过程，在教学过程中学习者根据自己的经验背景，主动对新知识进行选择、加工和处理，从而建构自己的知识结构。建构主义思想家们提出了教学过程必须要具备的四个基本要素。

1.教学情景：建构主义认为，情景创设是教学设计的最重要内容之一，教学情景要有利于知识经验的迁移和灵活应用。

2.协作共享：学习者在互动性教学环境中通过协作、讨论和交流，使教学群体中每一个成员的思维与智慧被整个群体所共享，从而共同完成对所学知识的意义建构。

3.对话交流：建构主义者强调教学群体要“足够小”，从而使每个成员都必须积极参与到教学活动中来，且成员之间必须通过对话商讨如何完成规定教学任务的计划、规划完成规定的复杂任务的思路。在作者的三维设计教学活动中，每学生项目组由三至四名学生组成，项目组成员分工明确，可以充分调动其参与的积极性。

4.意义建构：通过互动教学过程，学习者有效地把握事物的性质、规律以及事物之间的内在联系，从而完成新知识的有效迁移，建立起关于当前所学内容的认知结构。

项目组教学模式的实施

项目组教学模式实施可分以下几个环节：

1.信息调研：对于职业院校来说，这种项目任务的策划要充分考虑职业特点和行业标准，使学生尽可能早地适应未来职场的工作氛围。教师事先要赴相关企业进行必要的调研，了解行业企业规范和标准，为项目任务设计作好准备。

2.项目任务设计：项目任务设计就是教学设计，是教师根据教学目标要求和教学内容创建任务情景的过程，需要在上课之前完成。进行任务策划时，教师要善于将整个课程的教学目标分解成若干个阶段性目标，将整体教学任务分解成若干个小任务。

3.学生编组：学生可以自行组建小组或教师指导分组，每个组需要推举或指定项目组长一名。根据行业特点可以考虑模拟公司的项目经理负责人制度。

4.项目策划：根据项目任务要求，每个项目组在教师指导下，对项目实施的整个过程和步骤、策略、创意等进行策划。必要时撰写项目策划方案。项目策划完成后，教师可以组织一次项目策划书提交会。策划书经教师认可后进入实施阶段。

5.项目实施：根据项目任务的策划方案，学生利用已有的教学资源，根据每个项目组成员的分工开展工作。教师负责解答学生的问题和引导学生顺利完成项目任务。

6.项目任务评价：教师组织项目结果提交会，由项目组长对项目完成情况进行说明。教师对每个项目组进行优劣点评，指出优点和存在的不足。教师可根据情况建立一定的评价机制，设置若干个评判点，对项目任务完成情况进行评价。

7.项目总结：学生根据自己参与项目任务实施的过程，撰写总结报告。总结学到的知识点、解决难题的过程和实践体会。

对于三维设计技能大赛来说，可以从以下几个环节组织教学：

1.教师要带领学生详细了解大赛要求和比赛规则，并根据学生的兴趣和特点确定项目任务。

2.成立项目组，各个项目组在教师指导和组长带领下撰写项目策划书。

3.任务划分：项目组组长根据各个成员的特长分派资料搜集、建模、贴图制作、动画制作等任务。

4.项目实施：伴随着教学过程的进展，项目任务由简单建模任务开始，逐步实施。项目组定期向教师汇报进展情况。在教师的指导下，解决遇到的难题，确保项目任务顺利完成。 图1 三维设计技能大赛项目 组教学活动示意图

项目组模式教学的优势

改变了以往“教师讲，学生听”，以教定学的被动教学模式，改变教师和学生之间固定的单向信息流向。创造出一种轻松和谐的互动式学习氛围和以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式。有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的分析问题、解决问题的能力，提高学生自主学习及与团队协作能力，使学生学会探究性学习。能够充分调动每个学习者的积极性和主动性。一个项目组就是一个学习群体，在项目实施过程中通过沟通交流实现群体内信息和智慧的共享。如果组织得当，可以把课堂活动延伸到课外。项目的完成可以使学生有强烈的成就感，从而激发学生对后续课程和未来行业的兴趣。

作者在近年来的三维设计教学实践中，运用项目组教学模式，取得了较好的教学效果，指导学生连续两年在全国三维创新设计大赛中获得优异成绩，共获得全国一等奖一项，全国二等奖一项，陕西赛区特等奖两项，一等奖六项。

问题与展望

项目组教学在职业院校已经得到了较为广泛的推广，在实施的过程中还存在以下问题：一是项目任务难易程度不当，没有与学生最近知识区合拍。二是非体系化，唯项目而项目，不成体系，没有充分考虑到课程的总体目标。三是组织松散，教师没有负责任地担当起项目教学主导的角色。四是教学设计的盲目性，教学设计时，教师没有对行业企业相关标准和规范进行充分调研，随意性较强。但毋庸置疑，项目组教学模式是职业院校教学的重要教学手段。随着这种新的教学模式为职业院校教师不断认识、不断实践与提高，必将在高级技能型人才培养中发挥越来越大的作用。

参考文献:

[1]罗明东.当代教育改革新探索［M］.昆明：云南科技出版社，2001.

[2]薛国凤,王亚晖.当代西方建构主义教学理论评析［J］.高等教育研究，2003（1）．

篇9

摘要：本文是应用3维软件UG对镗床主轴系统进行0件实体设计和运动分析的研究。通过虚拟设计的方法进行设计与分析，得到设计制造或者优化设计的参考信息和数据。应用UG强大的实体造型功能和装配功能首先完成镗床主轴系统的实体0件建模和组装，再对装配好的组件在UG机构分析功能模块下建立scenario模型并完成运动分析，得到主轴0件上特定点的速度、加速度和位移等理想的特征参数并以图表的形式输出分析结果得到指定点的运动规律。

关键词：镗床主轴系统；实体建模；运动分析；

3D design and the movement analyze of the boring lathe main axle system

Abstract： This article is research of application of 3D design software UG carries on the components entity design and movement analysis to the boring lathe main axle system.through the method of virtual design and analysis, obtains the design manufacture or the optimized design reference information and data .First complete the boring lathe main axle system’s entity components modelling and assembles using the UG formidable entity modelling function and the assembly function,and then Establishes the scenario model under the UG organization analysis function module and completes the movement to analyze.Obtains on the main axle components the specified point speed, the acceleration and the displacement on a ideal characteristic parameter and output analysis result of obtains office of destination law of motion by the graph form.

篇10

【关键词】水利水电；三维设计；CATIA；应用

水利水电工程中设计方案的水平高低直接影响着整个工程的水平、质量、效率等各个方面，在国内水利水电工程勘测设计领域虽发展迅速，但技术层面相对世界发达国家而言，国外在水利水电工程设计采用三维协同设计、仿真技术等先进技术，我国仍停留在传统设计模式与二维设计的阶段，因此存在极大的差距。有鉴于此，我们应结合当前我国水利水电工程设计的特点，研究出一套适合我国当前工程设计需求的三维设计工作方法与模式。

1 水利水电工程三维设计的必要性

三维设计能够准确的反映设计成果的材质、形态以及色泽、尺寸等属性，同时能在电脑中准确的表现出三维实体造型，生成相应二维工程图，极大的提高水利水电工程的设计质量与设计效率，设计单位能够在一定程度上提升自己的设计水平，并对其生产力产生直接影响。水利水电工程设计是一个团体工作，需要彼此共享设计成果的集合才能完成，通过三维协同设计与现代计算机通信设施的有效应用，可以简化团队之间合作过程缩短相应的时间。

从质量、效率分析，三维技术中的着色、渲染等功能能够完整、全面的展示整个设计方案的三维效果图，将工程通过三维成象技术立体、全面的表达出来，确保了整个设计的准确性；站在设计人员的角度，通过现代三维技术可以准确表达出设计人员的设计意图；另外，有助于决策人对设计决策、工程周期、开发速度等有一个全面的掌握，为设计、制造一体化打好基础，从而将工程设计推向新的高度。

2 水利水电工程三维设计的优势

三维设计主要作用是使参与项目的各专业相互交流、相互沟通、相互协调，以最大程度将设计中因为协调不畅而产生的问题变的最小化和最少化，同时大大提高设计团队的工作效率和设计产品的完成质量。

2.1 设计

设计效率：快速捕获设计意图方案比较快速，加快产品设计。

生产过程：减少设计出错的可能性，错、漏、碰撞现象减少。

设计修改：方便设计修改，提高设计质量。

设计流程（协同效果）：设计流程是交互式、并行的，一个部门的改动会导致最终成果的自动更新，其数据和设计成果是实时共享，自动更新，非常高效、快捷。

2.2 成果

可视性能：立体性、直接性。借助三维立体真实造型来反应建筑物的外形和结构。

图纸：更好的三维可视性，能够直接从三维模型得到二维图纸。

2.3 其他

附加值：对三维实体模型进行深层次开发，为工程运行、管理、维修等方面提供数字化移交及延伸服务。

人才培养速度：无需大量工程经验，通过三维实体模型建立就可快速掌握专业技能，成长周期短。

专业技术能力：工程整体感好，理论与实践水平通过三维模拟得以进一步提高。

3 水利水电工程三维设计建模流程

对水利水电工程设计三维建模，可以运用CATIA 软件中的零件设计功能与装配设计功能实现。

3.1 工程零部件设计

零部件设计是指对工程中的各个部分进行“尸体造型设计”。这一部分要求设计首先对工程设计中的各个部分特征进行整理与组合。设计中首先要确定各部分的基本特征，然后对各环节的穿件顺序进行整理排列。

（1）绘制模块底稿，根据工程的具体要求绘制各部分模块的二维草图。

（2）运用CATIA 软件中的零件设计模块对各部位的模块进行设计与造型，同时根据局各零件的外形之间的拓扑关系对其他特征进行确定，进而完成模型的制作工作。

（3）根据工程的具体要求对各个模块的辅助特征进行加工，完善各模块的造型。

3.2 工程装配设计

在进行工程模型的装配时，为便于工程数据的管理，应采用层次模型，按照从整体工程的最底层的子装配体到最上层装配体的顺序，进行逐层装配。这样不但能够有效的减少各个层次的装配元素数量，同时能够有效的降低工程分析的复杂程度，在进行修改时更加方便，快捷。

由于工程模型的位置关系有较高的约束力，因此在零部件的装配过程中，设计人员应根据工程实际需求对模型施加准确有效的约束。其装配过程具体可分为以下三个步骤：

（1）首先将要用到的零部件导入到装配模块中，这里可以用对称等相关工具对零件模型进行复制，已达到零件模型的快速导入。

（2）对各零部件按照装配关系施加不同的约束，包括零件的角度、间距、贴合、同轴等，这一步骤中必须对零件的位置进行反复校对，确保约束的准确性。

（3）在装配空间中检验零件组装中的缺陷与问题，检查各零部件在装配中是否存在冲突，并进行相应的修改与调整，完善设计细节。

4 设计实施方案

高效协同是需要标准化对其进行保障的，在复杂条件下的多专业三维协同尤其是如此。在标准化的前提下，专业间资料互提的数据接口问题以及数据的重复利用问题均可以得到很好的解决。利用三维设计解决方案标准化布署容易的特点，可根据三维设计技术标准，建立三维设计标准资源文件包（包含种子文件、字体、图层、线型、标准配置文件、各种模板、模型划分、Project Wise 上组织结构、人员权限等内容），建立标准化三维环境。在设计项目开始前，在标准工作环境的基础上，建立项目统一坐标系统、项目标准库，并将此信息通知相关参与专业。

同时，在标准工作环境下进行任务分解，将任务分派至专业个人。若有必要可结合项目的文件命名规则在Project Wise 环境中将分解后的任务直接建立对应的设计文件。设计人员在工作中只需打开文件即可，无需再自行创建文件。利用Project Wise 独特的文件名与文件说明的替代显示技术，可以保障既能让设计人员看到熟悉的、可读的中英文文件名，又可在后台实现符合编码规则的文件存储名。各专业在标准环境下进行不同专业三维协同设计，同时，各专业可根据权限调用、查看相关专业的设计资料。各相关专业完成设计后（或设计的节点阶段），进行模型的总装和综合检查，如有问题则反馈信息至相关专业进行修改，然后再次进行综合检查，直至没有问题检出。对确认无误地综合模型进行固化，以此为基础进行二维图纸的抽取和工程数量的统计。

工作流程见图1所示：

图1 工作组织示意流程图

5 结语

水利水电工程设计运用三维设计已经成为工程设计技术的未来发展方向与趋势，在我国目前情况下，我们应结合水利水电工程设计的特点，研究出一套适合我国当前工程设计需求的三维设计工作方法与模式，更好的为我们水利水电项目建设服务。从而解决我们现在所用二维设计中的不足与缺陷，提高水利水电工程质量、效率等方面问题，促进我国在这一领域与发达国家接轨。

参考文献：

[1]李长江，陆萍，魏磊磊. 大型复杂结构件的三维建模和试验仿真[J].锻压装备与制造技术，2004（6）.

[2]谷岩军，王峰.CATIA生成工程视图功能详解[J].机械工人.冷加工. 2005（02）.