工业热电阻软件设计

工业热电阻软件设计（精选4篇）

工业热电阻软件设计 篇1

0 引言

随着现在社会科技的高速发展, 工业现代化的程度也越来越高, 对机械设备使用环境的要求也越来越严格, 作为工业安全生产的重要一环, 接地工程的好坏, 直接决定着配电系统、建筑安全、生产安全等多方面的安全程度, 因此一个理想的接地工程设计是非常必要的。工业厂房一般跨度为6~36m, 高度低的为6m、高的可达30~40m, 建筑结构可分为砖混式, 钢混式、纯钢结构式。做为整个接地系统的基础, 接地装置的布置和电阻的大小直接影响工程的效果。就接地电阻的大小与地网设计和土壤电阻率的关系进行探讨。

1 接地概念

电气连接处与地相接触的导体称为接地体。若接地体为垂直埋设在土地中的金属导体则称为垂直接地体;若接地体为水平埋设在地中的金属导体则称为水平接地体;若接地体为水平接地网和垂直接地体共同构成则称为复合 (或立体) 接地网。电气回路或电气设备与接地体之间的电气连线称为接地引线。接地引线、接地体统称为接地装置或接地系统。接地的目的是利用地作为传导电流回路的一个元件, 从而在正常、事故或遭受雷击的情况下将电气连接处的电位固定在某一允许的范围内, 以保证人身和设备安全, 维护系统和设施安全可靠的运行。

2 不同接地体的接地电阻

在一般的接地工程中, 防直击雷接地电阻大小要求为10Ω, 电气设备接地电阻要求为4Ω。《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010版, 5.4.3条之规定:人工垂直接地体的长度宜为2.5m, 人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5m;5.4.4条之规定:人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m。

2.1 垂直接地体

垂直埋入地中的圆棒形接地体的接地电阻:

式中, ρ为土壤电阻率;L为接地体长度;d为接地体直径 (圆棒形接地体为圆棒直径, 扁钢或角钢为等效半径) 。

2.2 水平接地体

具有一定埋深的水平接地体的接地电阻为:

式中, h为埋设深度。

3 接地极之间的屏蔽及利用系数

在实际接地工程中, 接地极往往由多个接地体组成, 当电流通过某一接地体向地中流散时, 将会受到其他接地体的影响, 其结果使得接地极的接地电阻大于组成这一接地极的各接地体接地电阻的并联值, 这是由于接地体之间的屏蔽效应引起的。接地极之间的距离越近, 这种屏蔽效应就越严重, 接地电阻增加得越大。为了计算接地装置的接地电阻, 可以引入利用系数μ。一般复合接地极的接地电阻为:

式中, R水平为水平接地体接地电阻;R垂直为垂直接地体接地电阻。

由此可见, 确定利用系数μ是大致计算出接地电阻大小的关键。

表1列出部分常见布置方式的复合接地网的利用系数。

而水平接地体可由形状系数K进行修正:

接地直线分布, K取0;圆形分布, K取0.48;正方形分布, K取1.00。

4 接地电阻大小与土壤电阻率ρ的关系

根据以上3种接地形式比较其理论接地电阻大小与土壤电阻率ρ的关系, 取垂直接地体为角钢2500mm×50mm×50mm×5mm, 水平接地体为扁钢40mm×4mm, 埋设深度为0.5m。角钢等效半径=0.84d宽度, 扁钢等效半径=0.5d宽度。

4.1 直线分布

S/L=5/2.5=2, 查表μ=0.73, 根据式 (3) , 得出复合接地电阻为:

4.2 圆环形分布

S/L=5/2.5=2, 查表μ=0.70, 根据式 (3) , 得出复合接地电阻为:

4.3 正方形分布

L/R=0.886, 查表μ≈0.74, 根据式 (3) , 得出复合接地电阻为:

4.4 结果分析

由以上计算所得到的结果可以看出, 同样材料的接地装置, 圆环形的接地体所得到的接地电阻最小。但实际对接地电阻影响最大的是土壤电阻率ρ, 水平接地体的长度和垂直接地体的根数、埋深和长度对最后结果的影响远小于ρ, 所以工矿企业在新建项目时为接地体找到良好的土壤环境至关重要, 这样既可以节省材料, 又可以达到较好的接地效果。

5 工业场所降低接地电阻的方法

(1) 加大接地体的尺寸。对于简单的单个或较小的单体可以起到很好的作用, 但是对于高土壤电阻率和大型设施来说, 无疑会增加经济成本, 因此在使用此方法时要进行经济方面的考虑。

(2) 增加接地体的埋深。埋深增加了, 使接地体离地面的距离增加, 从而增大了接地体在土壤中的散流面积。

(3) 利用装置、建筑物自然接地体。在现在一般钢筋混凝土的建筑物, 基础都为钢筋捆扎或焊接形成。利用基础里面的水平钢筋和桩基钢筋, 不仅比较容易施工, 而且最大限度地减少了所用材料, 有较好的技术经济效益。

(4) 引外接地。某些装置由于环境限制, 可能建造在相对周围环境较干燥, 土壤电阻率较周边高的地方, 在这类装置的接地体设计中, 可以利用附近低电阻率地区, 如池塘、水沟等, 与装置本身接地体连接, 可以降低整个系统接地电阻。

(5) 换土。在周边土壤电阻率都较高的情况下, 可以按照所要设计地网的大小考虑将建筑附近土壤更换成低电阻率的土壤, 如陶粘土、黑土等。这种方式要整体考虑施工成本, 以免造成浪费。

(6) 深井接地。在地下较深的地方, 土壤受季节和气候条件的影响较小, 可以使接地电阻更加稳定, 在地下含水层附近土壤电阻率又明显降低。这种方式比较适合对接地电阻要求较稳定、而现场周边环境又有限的情况采用。

(7) 使用接地降阻剂。在土壤中加入离子生成物, 即化学降阻剂, 以改善土壤的导电性能。在高土壤电阻率的地区在很难采取其它方式降低接地电阻的情况下, 可以考虑使用降阻剂以达到降低电阻率的目的。降阻剂应当满足以下要求:降阻效果好, 降阻剂电阻率越低, 降阻效果越好;使用寿命长, 降阻剂有效成分不应较大地受环境、温度、湿度的影响, 不会随着雨水冲刷而流失;不会对接地体产生太大的腐蚀性;应对周围环境、人体没有毒副作用。

从施工成本和施工量来看, 利用建筑物自然接地体、增加接地体埋深、加大接地体 (网) 尺寸是最合适的选择, 应优先考虑。在达不到要求的情况下, 考虑其他几种方式, 因地制宜。工业厂房的接地还需要注意在厂房的配电、设备、接闪器等处从基础接地预留接地线, 接地线的走向应避开人员出入口、大型设备附近等地, 以保护人身安全。安全距离不能小于3m, 当情况不能满足时, 应采取铺设绝缘层, 设置警示牌等措施。

6 结语

接地网的设计是一个复杂的过程, 既要考虑接地体自身的因素又要考虑周围环境和建筑物环境对其影响。在实际设计过程中, 应利用最少的经济代价换取最适合的、达到标准要求的方案。

摘要：分析影响接地电阻大小的因素, 并提出工业场所有效降低接地电阻大小的措施。

关键词：工业厂房,土壤电阻率,接地电阻,垂直接地体,水平接地体,降低土壤电阻率

参考文献

[1]陈先禄, 刘渝根, 黄勇.接地[M].重庆:重庆大学出版社, 2002

[2]梅卫群, 江燕如.建筑防雷工程与设计 (第二版) [M].北京:气象出版社, 2006

工业热电阻软件设计 篇2

【关键词】I-DEAS软件、机械设计、运用

【中图分类号】TH122

机械设计（machine design）是以实际使用要求为目的，在依据机械的工作原理、机械设备的基本结构、动力的运动方式的基础上，构思、分析和计算各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法，并将其转化为具体的图纸以作为制造凭证的过程。机械设计是产品开发的依据。产品开发设计提高企业竞争能力的重要环节，市场需求越来越趋向于多元化和个性化，这就需要我们企业要不断地推陈出新，创造个性化、低成本、高性能的新产品，只有这样企业才能在激烈的市场竞争中取得竞争优势。近几十年来，机械设计中逐渐使用计算机辅助设计（CAD），技术设计人员开始尝试各种快速、有效的工具和手段。这些工具的应用加快和优化设计过程和设计结果，大大推动了企业实现机械设计自动化。

我国目前市场上流行的商业性CAD/CAM软件主要有两大类，一类是单功能系统AUTO-CAD，属于通用绘图工具，主要是用来设计二维图，属于辅助工具。另一类是通用性系统工具，主要有CADAM、UG-H、I-DEAS这几款，其功能涵盖绘图装配与零件设计、机构设计、有限元分析、注塑流场分析、数据交换与传输、加工等设计和制造的全过程。在这里我们以I-DEAS为例谈一下该软件工具在机械设计和制造工业中的运用。

一 、I-DEAS软件的简单介绍

美国SDRC（Structural Dynamics Research Corporation）公司在上个世纪90年代推出新款机械设计自动化软件I-DEAS Master Series。该软件具有综合性强，功能强大，容易学会、操作简单等特点。SDRC公司也一直将该产品视为自己在CAD/CAE/CAM领域的旗舰产品。I-DEAS Master Series累计推出5代。最新一代I- DEAS Master Series5最大的突破在于VGX技术，新的突破极大地改进了交互做作的直观性和可靠性。新版本在复杂零件设计、高级曲面造型以及有限元建模和耐用性分析等模块功能的提升上也做了不少改进。该软件在全球范围久负盛名，国外许多著名公司，如波音、索尼、三星、现代、福特等公司在机械设计方面均采用该款软件作为首选的设计工具。该软件在国内，使用也越来越普遍。

该软件主要有几大模块软件系统组成。1.工程设计软件系列，这是绘图工具的基础。主要可以用来做图面布局、零件装备设计、工差分析等二维绘图。这一软件系列是机械CAD的基础功能，比普通CAD完善的地方在于可以直接计算几何体的物性、重心、惯性矩、面积和体积，可进行变量设计、变量构图、特征造型。这都为后面工程分析部分做好了基础准备。2、工程分析软件系列，该模块包括有限元建模、模型解算、优化设计、叠层复合材料、梁造型等功能。有限元建模和分析的功能实现方面I-DEAS软件一直处于领先地位，体现了该软件良好的集成性。3。数控加工软件系列可以提供直接数控加工的图纸。设计的多轴和曲面可以直接加以编程，为数控加工提供便利，该模块支持的曲面种类很多，不但有一般的曲面，对双三次曲面、组合曲面、扫描曲面、过度曲面都支持。4。塑料模具分析与设计软件。该部分一直是该软件的亮点。它包含了强大的分析和仿真功能，能实现仿真注塑全过程并对设计的模具进行热力学分析，能计算填充、冷却、收缩、翘曲等过程的量度。这给使用提供了完美的开发环境，大大降低设计等待和验证的时间，减少损失的出现，提高了设计的质量和效率。

二 、I-DEAS软件在机械设计的运用

3.1概念设计中的运用

机械设计中概念设计就是设计一个描述模型、一个设计思路。它以客户需要为出发点，结合机械设计原理建立设计方案。这是最基础的东西，也是最重要的工作。设计人员最愿意用三维模型来表达自己的设计思想。目前，三维建模技术主要有以Pro/E为代表的参数化建模和以SDRC/I-DEAS为代表的变量化建模。参数化造型是有明显的缺点：它本身有一些限制和制约，会大大降低设计的的思路和创造性。I-DEAS软件系统的实体造型（Design）和零部件装配（Assembling）模块中独特的VGX（Variational Geometry Extended）超变量化几何技术可以提供了用于三维造型设计和修改的最直观的交互工具。设计者在使用过程中可以任意、直接拖动，进行编辑、修改图示。这样的设计能很好发挥设计者创造性思维，将设计者脑海的东西很容易地被表现出来。这样的功能概念设计的运行中被广泛认可。

1.2 结构设计中的运用

概念模型设计完毕后，就需要将其具体化，也就是结构设计。结构设计就将产品零部件的结构形状和尺寸、数量、部件之间的装配关系进行固化。I-DEAS软件就是在CAD的基础开发来的，在结构设计上的运行是成熟的。而且，I-DEAS软件强大的后续功能使得这个部分的运用中更加优化。I-DEAS的实体造型体系中包括体素造型、构造实体、扫描变换等多种造型方式，设计者可直接意绘制二维平面图型，绘图完毕后通过拉伸、旋转等功实现二维平面转化为三维实体。如果在三维中绘图，可以在三维图中任意添加孔、凹坑、凸台等细节。

1.2.2 工程分析及仿真的运用

在设计产品的被大规模生产前，最理想的情况就是利用计算机辅助手段对设计产品的各种性能进行全面、深入的分析和仿真，尽量将设计问题暴漏出来，最大程度优化产品性能，进而提高设计效率、设计质量和产品效益。因此，计算机辅助工程分析和仿真是衡量现代机械设计软件的一个重要组指标。本身是一个以分析见长的SDRC公司开发的I-DEAS系统具有很强的分析能力。I-DEAS软件系统拥有强大的前后置处理功能和多种专业分析模块，诸如：仿真解算（Simulation Solution Set）、非线形求解器（Modal Solution Non-Linear）、电子系统冷却仿真（Electronic System Cooling）、复杂热交换仿真（TMG）、注塑冷却仿真（Mold Flow）、产品寿命预测（Durability and Dynamics）、振动噪声仿真（Vi-bro-Acoustics&Rayon Solver）等。这些模块快速方便地实现产品结构优化及系统性能的改进。

三 、I-DEAS软件的主要优点

1 、I-DEAS软件拥有友好的用户界面，完全市图形菜单，设计者可以使用简单的使用鼠标就能完成菜单功能的实现。不需要记住大量的程序或者口令。

2. 、I-DEAS軟件拥有数据管理模块，使用者可以使用这个模块能快速的找到自己的需要的数据，方便、快捷、不遗漏。

3、I-DEAS软件存在具体的街口，使用者将该软件连接道现用的工作环境。能很方便和工程环境进行沟通和融合。

4、I-DEAS软件提供了简单易学的编程语言，使用者通简单编程就能实现许多操作的便利。能大大提高工作效率。

5、I-DEAS软件可以在所有的环境中运行，没有硬件方面的要求。

总之，I-DEAS软件以它特殊的功能模块和优点一经推出就收到机械设计的追捧，在机械设计领域占据重要的份额。I一DEAS软件也大大提高了机械设计的效率和质量。

【参考文献】

[1]美国SDRC中国部.I-DEAS软件CAE功能简介[J].计算机辅助设计与制造，1998，12：19-20.

[2]刘日文，李原，杨海成.产品开发技术与企业创新[J].制造业自动化.1999，21（4）：13-17.

工业热电阻软件设计 篇3

关键词：热电偶,USB-4716,数据采集,自动检定

热电偶是工业生产和科学试验中最常用的温度传感器,工业中各种炉窑都需要进行温度的采集和控制。为了使热电偶在测温过程中得到准确、一致的测量结果,必须对新生产的热电偶进行检定,而且使用中的热电偶也需要定期检定,合格的才能继续使用。同时,由于温度采集的准确度直接决定了其控制精度,因此在工业生产中提高数据采集的精度显得尤为重要。以往数据采集都是靠人工完成的。目前,随着现代高新技术的发展,新的智能仪表不断更新,测量精度也在不断提高[1,2]。

笔者利用USB- 4716数据采集模块对电阻炉中各检定点的温度进行采集和处理,以提高温度采集的精度,再将采集到的数据传给计算机,计算机控制固态继电器进而控制炉温[3],实现检定过程的自动化。由于USB- 4716数据采集模块比其他数据采集卡的测定频率低,而各个院校实验室在采集数据的速率上没有太高的要求,因此该系统主要针对各院校实验室的特点而设计。

1 系统的结构和原理

1.1 系统的硬件设计

系统由三大模块组成:温度控制模块(检定炉、固态继电器和PID调节器SR93)、数据采集模块(USB- 4716、接线台)、数据处理模块(计算机、打印机)。K型热电偶自动检定系统的硬件组成如图1所示。

在系统中,固态继电器选用希曼顿公司的S240ZK,与其他继电器相比具有输入电压范围宽、驱动功率低、可以和逻辑集成电路兼容而不需加缓存器或驱动器、灵敏度高、控制功率小、切换速度快以及电磁干扰小等优点。数据采集模块选用研华公司的USB- 4716,USB- 4716是一款具有16位分辨率,200kS/s采样速率的多功能数据采集模块;产品配备16个模拟输入通道,两个模拟输出通道、16个数字输入/输出通道,适用于单极和双极输入,脉冲输出;手掌大小的外形设计,在外出使用时十分方便,同时该模块具有自动校准功能[4,5],支持热插拔、总线供电等,因其操作简单,且采样频率能满足一般的数据采集要求,故广泛应用于各个院校的实验室。冰瓶是装在接线台的,而接线台是和热电偶自动检定系统相配套的,为10通道二线制,主要是为了方便接线、提高检定效率。扫描开关采用低热电势开关,开关的寄生电势小于0.4V,可以进行手动控制和自动控制,并且带有大屏幕LCD显示,可靠性高、寿命长。计算机采用工控机或品牌商用机以保证系统的稳定性。

1.2 系统的软件设计

笔者设计的热电偶自动检定系统中软件开发采用VC++6.0,主要是考虑到系统的可扩展性、日后的可维护性和C++语言强大的面向对象的特性。软件设计基于面向对象设计理念,整个软件系统均由不同的类型组成,根据系统不同的功能随时可以通过现有的类型进行组合、扩展,编写出新的功能软件。目前,该软件可以适应基于Windows平台的各种不同操作系统。主要功能包括:系统自检、自动检定、温场测试、不确定度测试、90温标查询、数据报表查询以及打印等。

1.3 系统的工作原理

软件程序包括主程序、显示程序、键盘处理程序、数据转换处理程序以及模糊PID算法程序[6]等。在系统软件中,主程序完成系统初始化和电炉丝的导通/关断;炉温测定、键盘输入、时间确定和显示以及控制算法等都由子程序完成;中断服务程序实现定时测温和读取时间。检定流程如图2所示。按检定要求设定检定温度,利用软件通过串口将需要检定的各检定温度和对应控温参数依次发送给固态继电器,固态继电器会自动控制升温、恒温,同时计算机定时监视控温仪表工作情况。当计算机监测到控温仪表到达或接近设定温度,并且每分钟温度变化满足设定条件时,马上启动扫描开关和数字表对被检热电偶进行监控,一旦满足检定规程要求就将标准和被检偶的数据读入计算机进行计算、处理和保存,待所有检定完成后就可输出打印报表。

该热电偶自动检定流程适用于长度不小于750mm的新制造和使用中的分度号[7]为K的镍铬-镍硅热电偶、分度号为N的镍铬硅-镍硅热电偶、分度号为E的镍铬-铜镍热电偶、分度号为J的铁-铜镍热电偶(以下分别简称K、N、E、J型热电偶)在-40～1 100℃范围内的检定。笔者以K型热电偶为例进行检测,该热电偶正极为镍铬(Ni90%、Cr10%),负极为镍硅(Ni97%、Si3%),Ⅰ级合格的K型热电偶其测温范围为-40～1 100℃,允差(允差最大值)为±1.5%t或±0.4%t(t为测量端温度),Ⅱ级合格K型热电偶的测温范围为-40～1 300℃,允差为±2.5%t或±0.4%t。

2 主界面的设计和数据采集

2.1 界面设计

该检定系统主界面的设计利用Visual Basic6.0程序设计语言,VB6.0应用内置的Microsoft Database Jet Engine实现对数据库的访问[8],Jet数据库引擎将数据访问对象上的操作转化为对数据库文件自身的物理操作来处理所有与各种数据库接口的问题。VB6.0提供了3种与Jet数据库引擎接口的方法:Data控件、ADO(数据访问对象)和Data Environment(数据环境)。ADO模型吸收了VB5.0中DAO和EDO两套对象模型的精华,其功能强大,主要优点是易于使用、高速度和低内存支出,可以全面控制数据库的完整编程接口。笔者采用ADO模型进行数据库的访问和操作。

2.2 系统的检定及数据采集

系统采用双极比较法检定热电偶,测量时,由数据检测模块控制切换板继电器动作,依次测量各热电偶热电动势的数值,其测量顺序为:

EBC0→EBC1→EBC2…EBCn→EBCn→…EBC2→EBC1→EBC0

其中,EBC0为标准热电偶在某检定点附近温度下测得的热电动势平均值(mV);EBCn为被检热电偶在某检定点附近温度下测得的热电动势平均值(mV)。按检定规程的要求,测量一级热电偶时,每支热电偶的测量次数不得少于4次,测量二级热电偶时不得少于两次。在控制界面上,按下确定按钮后,计算机会自动生成打印报表,格式如图3所示,在报表中显示检定点温度、检定点温度的标准热电动势、标准热电偶测得的4组热电动势数据与平均值、标准和被检定点热电动势的变化率、实际值、误差和结论。

3 结束语

笔者所设计的智能控制系统能对管式检定炉内温度进行测量、控制和显示,采用模块化的设计,能根据温度给定值做出调整量,控制加热功率的大小,实现调节检定炉温度的目的。当温度低于设定值时,发出报警,提示操作者注意;当温度超过给定值时,执行断电保护,以保证人身、设备的安全。系统性价比高且通用性好,实现了热电偶自动检定、数据存储、报表打印以及历史记录查询等功能,具有操作简单、高速快捷、稳定可靠的特点,不仅适用于热电偶检定炉的监控,还用于其他工业电阻炉的测量与控制中,该温度控制器在实际生产中已得到广泛的应用。

参考文献

[1]刘国治,吴克茂.热工仪器仪表技术[M].南京:江苏科学技术出版社,1983.

[2]冯丽辉,李琨.工业计算机控制技术与应用:DDC-DCS[M].昆明:云南科技出版社,2001.

[3]黄艳岩,徐红伟,钟绍俊.热电偶自动检定系统的炉温控制设计[J].仪表技术与传感器,2006,(7):34～35.

[4]张贺丽.高精度热电偶测温仪校准方法探讨[J].中国计量,2009,(6):81～82.

[5]赵强,孙洋,官文超,等.热电偶传感器的静态特性温度校正[J].风机技术,2009,(2):14～15,19.

[6]张持健,王元航,方明星.高精度模糊PID控制器及其在温度控制中的应用[J].自动化仪表,2002,23(7):21～23.

[7]JJG351-1996,工业用廉金属热电偶检定规程[S].北京:中国计量出版社,2004.

工业设计教学用三维辅助软件探讨 篇4

我国是世界上第一大产品制造国, “中国制造”享誉全球。但由于长期以来研发能力的限制, 使得我国缺乏真正拥有自主知识产权的品牌, 在国际市场上没有一席之地。随着时代、科技及社会的进步, 我国正逐步从“中国制造”迈向“中国设计”, 这一转型过程中需要大量工业设计专业人才。

将产品设计作为其核心内容的工业设计 (英文名Industrial Design) , 是一门将科学与艺术、功能与外形相结合的学科。随着时代的发展, 特别是计算机三维技术的发展, 人们对于工业设计的要求不再简单停留在对产品外观的创新性设计上, 还需要通过计算机虚拟模仿技术, 对新产品的内部结构、机械运动状态等方面进行360度的立体观察和运动模拟, 以期在产品投入实际生产前能预先观测、解决设计中可能出现的问题, 从而大大缩短研发周期和降低研发成本。

由此可见, 如何顺应时代的需要和技术的发展, 选择一款合适的三维辅助设计软件, 使工业设计专业学生在校期间就能很好地掌握、应用它, 以便在毕业后能很快地融入到企业的实际设计中去, 成为计算机辅助工业设计教学中首先要解决的问题。

1 工业设计教学对三维辅助软件的要求

1.1 强大的建模功能

能高效、快捷地完成各种形态的三维数字化建模是工业设计对三维计算机辅助软件的最基本要求。这一要求的实现, 需要设计软件能为设计师提供简洁、明了的图形界面、高效全面的造型手段和智能化的设计信息提示。当设计者完成建模后, 还可以通过计算机屏幕对产品的外观进行全方位立体化的观察, 从而使新产品的研发真正做到所见即所得。

1.2 丰富的扩展功能

现代工业设计不再是单纯地设计产品的外观, 而是深入到产品内部结构。这需要三维辅助软件在提供产品外观建模功能的同时, 还需提供诸如材料特性、零件装配、工程图输出等设计模块。

例如数字化装配是指在当所有零件建模完成后, 能在设计软件中进行预装配, 将各个零件重新构建为一个整体产品的功能。数字化装配功能的提供, 能使设计者对产品各部分的结构、工艺和技术指标等信息有所了解, 将过去只有当产品实际投入生产后才能发现的问题, 解决在虚拟的三维设计阶段, 从而有效降低设计风险。

能够提供照片级的渲染效果, 也是工业设计对于计算机三维辅助软件的要求之一。通过对三维模型的渲染, 生产厂家能提前了解新产品的真实样子, 特别是对于产品的色彩、材料、外形等方面有更直观的了解。

1.3 易学易用

如何能让学生快速、便捷地了解各种建模方式, 在理论技巧学习的基础上举一反三地进行设计, 也是选择教学用计算机三维辅助软件时需要考虑的问题。这要求软件界面简洁、明晰, 并对初学者提供直观、明确的提示帮助, 使学生能在软件提示下发现设计中的问题并加以解决。

2 Pro/e和Solidworks各自特点

早期工业设计领域常用的三维辅助软件为3dmax, 但由于其在功能和尺寸精度上无法满足工业设计的需求, 逐步被其它专业软件所替代。目前针对工业设计领域应用最广泛的三维CAD软件分别是Pro/E和Solid Works。

作为国内引进最早的三维辅助设计软件, Pro/E被广泛应用于生产制造业的各个领域。Pro/E采用了模块方式, 可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等, 用户可以按照自己的需要进行选择使用。

Solidworks是一款功能强大、组件繁多的CAD软件。Solid Works在追求功能性的同时, 在界面设计和操作思路上化繁为简, 这使得它操作简单方便、易学易用。可以说, 功能强大、简单易学和技术创新是Solid Works的3大特点, 这使得SolidWorks成为当今世界领先的、主流的三维CAD解决方案。

3 根据需求选择合适的软件

选择面向教学的三维辅助软件, 需要根据学生学习的特点, 强调软件的易用性和直观性, 使学生通过所见所得, 理解建模的理论方法。在功能性上, 如果所有的工作能在同一软件下完成, 则优先考虑该软件。

根据这一要求, 我们对Pro/e和Solidworks这两款软件进行以下对比。

3.1 三维数字建模

Pro/e作为CAD行业的领导者, 在建模方面一直保持着它的强大优势。在二维草图向三维模型过渡方面, Pro/e提供了一定的解决方法, 但方式单一, 可操作性不强。在曲面编辑方面, 其提供的造型工作室, 能方便地对曲面造型进行编辑。

Solidworks作为一款CAD软件, 在二维草图向三维造型过渡方面, 提供了大量解决方法, 特别是引导线这一功能的引用, 能方便地让设计者在放样、扫描中获得需要的三维形式。虽然并不擅长做曲面建模, 但Solidworks在结构零件方面的建模能力却非常强大, 这得益于它作为一款CAD软件的技术背景。

3.2 易用性

在易用性方面, Solidworks充分满足Windows下使用者的操作习惯, 界面简洁干净, 菜单内容丰富直观, 使用者能很方便地上手。而Pro/e虽然界面也较简洁, 但其菜单位置及消息提示方式比较随意, 往往使初学者无所适从。

在错误提示方面, 两个软件都能提供错误帮助, Solidworks在提示信息的同时, 还提供了色彩标注, 而Pro/e错误提示是以菜单列表的形式出现, 有时候会让使用者无从选择。

由此可见, 在易用性方面上Solidworks作为后起之秀, 具备一定的优势。

3.3 渲染功能

要达到专业照片级的渲染效果, 现在一般使用Vray渲染器。不过在教学中, 注重产品设计的连贯性, 如能在一个软件中完成大部分的设计项目, 则优先考虑选择该软件。

Pro/e功能的强大主要体现在设计方面, 对于渲染, 虽然其自带的渲染引擎Photolux能对设计出来的三维模型进行渲染, 但功能不太强大。在材质填充、光线设置方面所提供的设置项比较少, 使得渲染出来的效果并不是非常真实。

Solidworks繁多的功能组件中有专门进行渲染的Photoworks组件, 通过Photoworks设计者能方便地从预设材质库中调入各种常用材质, 并对其表面粗糙度、反射度、透明度等属性进行调节。同时Photoworks还提供诸如工业空间、白天、日落等预设的渲染场景, 方便设计者进行渲染, 其渲染效果也非常不错, 虽然与Vray相比还是有一定的差距, 但其优势在于高效的渲染速度和全面的参数设置。

4 结束语

工业设计是一门技术与艺术、科学与美学相结合的学科, 通过使用三维辅助软件, 能方便设计者快速、全面地表现自己的创意思维。从以上的探讨我们可以看出, Pro/e注重设计中的功能性, 通过强大的CAD工程背景, 能制造出复杂的形体并完美地展现在设计者面前;Solidworks作为一款新型的三维设计软件, 在设计思维和操作模式上, 充分考虑到现在使用者的使用习惯, 使得使用者能非常快地了解和熟练其操作, 同时在功能上, 也非常的强大。如果说Pro/e体现了设计软件对于工业设计技术上的理性支持, 那么Solidworks则显示了设计软件对于工业设计的全新的支持, 即功能性和设计性上的支持, 这也与工业设计专业自身的特点相吻合。作为设计者, 应该根据自己的特点以及所处设计环节的不同, 选择合适的软件进行辅助设计。

参考文献

[1]张平霞, 朱永强, 贺贵生.Solidworks在机械制图教学中的应用[J].机械设计制造及其自动化, 2004 (1) .

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