本書是基于Autodesk Inventor Professional 2008軟件中文版本的機(jī)械設(shè)計應(yīng)用教程。
本書的作者是「漢略(上海)信息技術(shù)公司」的「PD(Product Design)部」的幾個技術(shù)工程師,他們是:董仁揚(yáng)、張云飛、陳伯雄、馬茂林、張禮武和王芳。
各章節(jié)的首頁設(shè)計,是PD部的美工師們的作品。
漢略是一家以CAD軟件研發(fā)為主的軟件公司,是Autodesk的合作伙伴。并直接參與Inventor等軟件研發(fā),其中的一些功能模塊、甚至是源代碼級別的研發(fā),是在漢略公司完成的。
產(chǎn)品設(shè)計,是進(jìn)行軟件公司關(guān)于軟件產(chǎn)品的性能、流程、操作規(guī)則、數(shù)據(jù)處理流程等要素的策劃和設(shè)計。所以要求PD工程師即要熟悉用戶專業(yè)設(shè)計,有要熟悉軟件本身。這樣的基本要求,對于本書的編寫有著不可取代的基礎(chǔ)作用。
為了說明設(shè)計中怎樣用好Inventor,本書做了大量的、對Inventor功能的進(jìn)一步解釋,這對于完善和補(bǔ)充Inventor-Help的內(nèi)容,是相當(dāng)必要的。
為了說明設(shè)計中怎樣用好Inventor,本書附加了大量的、具體應(yīng)用的實例和模型。這對Inventor功能的進(jìn)一步理解和靈活運(yùn)用,是相當(dāng)必要的。
為了說明設(shè)計中怎樣用好Inventor,本書提供了許多應(yīng)用問題的解決方案,這對于用戶合理而有效地使用Inventor也是相當(dāng)必要的。當(dāng)然,這里提出的解決方案不是唯一的方案,隨著Inventor自身的技術(shù)進(jìn)步、對設(shè)計需要的理解加深,這些方案很可能需要進(jìn)一步完善。
筆者希望這本書能夠?qū)ψx者用好Inventor起到明確的支持作用,為中國人自己設(shè)計能力的提高作幾件實事。 |
第1章 緒 論
1. 從“電腦”說起
這里首先討論的是一些“虛”的東西,是一些關(guān)于CAD 軟件使用與設(shè)計的關(guān)系的討論,其中的觀念將貫穿本書的全部內(nèi)容。 這可能是這本書的最明顯的與眾不同之處。千萬不要小看這些觀念,這決定了您使用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計的效果。
把Computer(計算機(jī))稱為“電腦”,從產(chǎn)生的過程看,可能是受到港臺地區(qū)習(xí)慣用語的影響,好像很大眾化。甚至連央視這樣的“標(biāo)準(zhǔn)”媒體也是時而”電腦”,時而“計算機(jī)”。而實際上,這代表一種典型的概念錯誤。
既然“人腦”是“吃化學(xué)制品的腦”,那么“電腦”就是“吃電的腦”了?非也!
1.1 腦
在廣漠無邊的,據(jù)說產(chǎn)生于原始大爆炸的宇宙中,到現(xiàn)在為止,沒有證據(jù)說在我們的宇宙中,地球不是唯一的綠洲?
恰好的質(zhì)量,造成恰好的引力,保留住厚度恰好的大氣層,擋住致命的紫外線,具有合適的溫度和氣候;恰好有個大小合適的鐵質(zhì)核心,造成了強(qiáng)度合適的磁場,屏蔽了致命的太陽風(fēng)。為生命提供了必要的保護(hù);恰好的日-地距離,恰好有水和合適的溫度,為生命的起源提供了溫床和合適的能源來源; 恰好就產(chǎn)生了植物,它們會將太陽的能量初次轉(zhuǎn)換為可用的能源,為我們和動物提供了食物鏈的底層; 還是恰好,在生命進(jìn)化中,鬼使神差,竟然從神經(jīng)節(jié)進(jìn)化出了大腦;更為恰好的,一種超智能的生物——人,從中脫穎而出,成為地球上(也可能是我們的宇宙中)唯一最高級的生命形式!
是誰,編寫了這個巨大、復(fù)雜、精彩的、令人佩服得五體投地的進(jìn)化程序?人類懷著無比孤獨的心情,花費(fèi)巨資搜尋另一個世界中的親兄弟,想驗證自己的種種推測,可結(jié)果是空手而歸. 而在這一系列結(jié)果中,“腦”是其中最不可理解的、最神奇的、最令人欽佩,也是最為湊巧的東西。
即使是一只極其古老的蟑螂的腦,與人類最新的、斥巨資研制的“智能機(jī)器”相比,也完全不是同一個數(shù)量級上的東西。
1.2 人腦
在一系列的“腦”中,人類的腦不知為什么就比其它的腦存在著質(zhì)的不同。例如對藝術(shù)的欣賞和理解能力:您見過幾百只猴子,為了一只猴子奇怪的吼聲而神魂顛倒、忘乎所以么?您見過一只善于吼叫的猴子,因此而豐衣足食么?
但人類卻正在發(fā)生著這種故事。
這些可不是因為后天的教育、種族、地域等因素造成的? 因為人腦會創(chuàng)造,而且具有無窮無盡的創(chuàng)造力。 大猩猩比人類的歷史長得多,但到今天它還是大猩猩。人類僅有幾千年文明史,今天的人類在應(yīng)用技術(shù)上是古人完全不能相比的。 愛因斯坦“想”出來一個可能:在強(qiáng)引力場作用下,時空的彎曲將引起光線彎曲。而在一次日全食的觀測中,證明他是對的。
阿基米德“想”出來幾何定律,雖然在我們生存的世界中并不存在相關(guān)的實例,而且我們今天還在用這些定律解決我們的專業(yè)設(shè)計問題。 愛迪生“想”出來了電燈,使我們擺脫了黑暗。 我們使用的計算機(jī),其根本原理竟然是始起源于中國的古老數(shù)學(xué)——八卦.
這些絕不是對自然的模仿,純粹是“想”出來的新鮮玩藝。直到現(xiàn)在,人類還在這樣“想”著,而計算機(jī)就是一個典型的“想”出來的結(jié)果。 想,這就是“創(chuàng)造”。 會想,這就是人腦的奇跡之所在。
筆者常常感到困惑:在思維上,幾千年來人類可能沒多少進(jìn)展,例如:現(xiàn)在的世界還是沿用戰(zhàn)國時期就建立的那些策略(可是當(dāng)時人類的思維是怎樣“突變”的呢?);在應(yīng)用技術(shù)上,卻幾乎是按照幾何級數(shù)在飛躍,例如:十年前的計算機(jī)和今天的計算機(jī)是多么不同,甚至有這樣的感覺:那時候的計算機(jī)實在名不副實.
1.3 電腦
那么,到底什么是“電腦”?是計算機(jī)硬件+應(yīng)用軟件。
但是,它真的可以被稱為“腦”么? 評價的標(biāo)準(zhǔn)很簡單:會不會“思考”。
最好的結(jié)果是:“深藍(lán)”贏了人類象棋大師幾盤棋。但我可以肯定,繼續(xù)下下去,人類將會越來越多地取勝,因為人類能夠創(chuàng)造全新的、從未有過的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù),而“深藍(lán)”不能。
其實,這并不是公平的競賽,為了教會“深藍(lán)”與“一個人”下棋,有多少個人在寫程序?這樣的東西能稱為“腦”么?不能,別玷污了“腦”的神圣之光吧。
好多年之前,人類中曾經(jīng)有這么一伙軟件設(shè)計師,自認(rèn)為已經(jīng)了解了神秘的人腦的工作模式,可以用自己的程序模擬人腦的處理過程,這就是“人工智能”的研究。他們甚至認(rèn)為:一個CAD軟件,可以在和工程師做了幾個設(shè)計之后,“學(xué)會”工程師對于這個設(shè)計思維方法,因此能夠與人平等地實施設(shè)計過程(并稱之為“專家知識庫的自學(xué)習(xí)”功能)。
能么?至少已經(jīng)發(fā)生的所有事實都說明,不能。
這伙以為自己也和“上帝”一樣能創(chuàng)造“腦”的哥們,終于認(rèn)識到自己能力之不足,也就不再堅持,該干什么干什么去了? 為什么?因為計算機(jī)是(并且永遠(yuǎn)是)人腦的衍生物,它只再現(xiàn)了人腦思維中能夠表面化的一小部分功能。 因為計算機(jī)確實不是“電腦”,它就無法像人一樣思考、創(chuàng)造。
為什么人沒能制造出真正的“電腦”?
因為人太不了解自己的大腦了,實在是太不了解了。不了解到什么程度?人類對自己大腦的認(rèn)識,類似于對宇宙的認(rèn)識。宇宙大爆炸理論是目前的基礎(chǔ),可是,為什么會爆炸?誰、用什么點的“火”?“炸藥”從何處弄來的?
筆者認(rèn)為,無法真正認(rèn)識腦的工作過程,這應(yīng)當(dāng)是一條規(guī)律。并且是一條永恒的規(guī)律。
1.4 軟件
軟件是做什么的?是實現(xiàn)一些規(guī)則處理的自動化。什么是規(guī)則?例如:1+2=3。“加法”是功能,而“1+2=3”是規(guī)則。 這樣的規(guī)則有個特點,必須是明確的、可由程序?qū)崿F(xiàn)的。這些規(guī)則越明確,軟件就越容易實現(xiàn),而不在乎數(shù)據(jù)多么龐大。
操作系統(tǒng)軟件的規(guī)則,幾乎完全由軟件設(shè)計師單方面確立,當(dāng)然應(yīng)當(dāng)是建立在共同常識的基礎(chǔ)上。因此這樣的軟件相對容易創(chuàng)建,大家都按照既定的規(guī)則使用,也容易掌握、很少爭議。
專業(yè)應(yīng)用軟件(例如CAD),規(guī)則(設(shè)計構(gòu)思)幾乎完全是用戶的已有、成熟的模式,而且與常識相當(dāng)?shù)夭煌R虼诉@樣的軟件按說很容易寫好,但軟件和用戶雙方對于這些規(guī)則的理解之巨大的不同,成為CAD軟件規(guī)則確定和實施中的主要障礙。
2. 關(guān)于軟件的“規(guī)則”
前邊提到了規(guī)則,必然引發(fā)誰確立、誰遵守等一系列問題。搞清楚這些問題,就能恰當(dāng)?shù)卮_定我們自己的位置和對策,把精力用到合適的地方,以較快的速度掌握軟件、較好的效果使用軟件。
筆者認(rèn)為,許多人在許多年的時間中使用CAD軟件,還是不能解決多少實際設(shè)計問題,關(guān)于規(guī)則的概念不清楚,是最為主要的原因。
2.1 誰確立的規(guī)則?
是軟件設(shè)計者。 是軟件設(shè)計者根據(jù)從未來用戶那里聽說的設(shè)計需要、再經(jīng)過自己的理解和總結(jié)之后,結(jié)合自己所掌握的數(shù)學(xué)模型和程序設(shè)計技術(shù)而確立的。這里有兩個要素:
·數(shù)學(xué)模型的創(chuàng)建和使用
這個東西是研究數(shù)學(xué)的人們創(chuàng)立的。
隨著技術(shù)進(jìn)步,這個模型也在完善,能力逐漸加強(qiáng),標(biāo)志是能夠越來越多地模擬人的思維和表達(dá)。所以我們看到CAD軟件已經(jīng)比過去“能耐”大多了。但是,這種計算模型只不過是人類的一小部分思維的模仿,要做到完全地、同等能力地模仿人類思維,以前不能,今后也不能。
·軟件工程師對設(shè)計規(guī)則的理解
這是最有問題的環(huán)節(jié),要不怎么叫“隔行如隔山”!
我們對于某設(shè)計的思考過程,很難能夠被一個軟件工程師真正理解。機(jī)械設(shè)計的“專業(yè)知識”可不是“常識”;也不是非專業(yè)人員能夠很容易地理解和掌握的。因此,CAD使用者的思維,與CAD創(chuàng)立者的思維不一致,這是在許多軟件中的事實。
2.2 誰來執(zhí)行規(guī)則?
是軟件使用者。
是軟件使用者按照自己的設(shè)計需求,依據(jù)軟件提供的規(guī)則(如果提供了對應(yīng)的規(guī)則),來完成自己的使用過程。這些使用規(guī)則,在沒有CAD軟件之前就早已被確定和實施了,而且不可能依據(jù)軟件能否做到而明顯改變這些。這一點在CAD類軟件使用中尤為明確。
這里還有一個實際上確實存在的問題:使用者是不是真的明確了自己應(yīng)當(dāng)明確的規(guī)則?筆者遺憾地看到,相當(dāng)一部分CAD軟件的使用者并不明確自己的規(guī)則,就是說,他們的設(shè)計能力尚未達(dá)到合格工程師的水平(雖然也可能畢業(yè)于名牌大學(xué))。因此,他們只好從軟件中尋求“設(shè)計思維”的規(guī)則,這就是糊涂對糊涂的糊涂帳。
2.3 誰能解釋規(guī)則?
不甚明確。
在使用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計的過程中,最常見的現(xiàn)象是人在與軟件較勁,這幾乎是永恒的主題了:
“你怎么就做不到這個要求呢?!這不是很簡單么?!”然后,上火、著急、...以前的傳統(tǒng)設(shè)計證明,這個要求并不過分;這個要求下實現(xiàn)的設(shè)計已經(jīng)被制造和使用過程驗證過了;從邏輯上說,沒有任何問題的.可CAD軟件就是做不成。
誰來解決這個問題?誰來告訴我們怎樣實現(xiàn)設(shè)計要求的規(guī)則?
利用軟件的在線幫助?因為只有某個功能的解釋,而沒有解決設(shè)計需求的方法。還因為幫助文件的編寫者不是軟件編寫者,可能也沒有像用戶一樣深入地使用軟件,其中的錯誤是不可避免的。 書?實在不好說。實際上許多作者對軟件使用的理解還不如讀者深透。
2.4 誰去完善規(guī)則?
當(dāng)然是軟件開發(fā)商。 但是,需要完善的具體內(nèi)容和結(jié)果如何,將是取決于他們對問題的理解,而不會完全是用戶的意見。所以,規(guī)則的完善,還不是我們所希望的那樣。
這樣,有效地使用CAD軟件目前我們能做到的,應(yīng)當(dāng)是解決我們自己的問題。至少這樣做是可能的、是由我們自己說了算的、是有希望解決一些問題的。在規(guī)則尚不完善的條件下,能用多少就用上多少、能解決一個問題是一個問題,隨著軟件的完善,能解決的問題將會越來越多。 而盡快掌握軟件的定制和程序設(shè)計技術(shù),絕對是在規(guī)則尚不完善的前提下,擴(kuò)大我們的使用戰(zhàn)果的有效手段。
2.5 軟件應(yīng)用效果的分析比較
為了能清楚地說明問題,用大家都熟悉的Word和AutoCAD進(jìn)行比較。
還有一個比較,來說明專業(yè)基礎(chǔ)與CAD軟件使用效果的關(guān)系。 例如用Word寫文章,打印結(jié)果相當(dāng)好,文字整齊,幾乎與印刷品一樣。用AutoCAD繪圖輸出也有同樣的效果。 但是如果您的文筆并不好,或者心中空蕩蕩的,就算文章打印出來很漂亮,可讀起來卻味同嚼蠟。用AutoCAD繪圖也一樣,圖再好看,設(shè)計出來的東西不行,不是白好看了么?
可見,使用任何應(yīng)用軟件,用戶的專業(yè)水平實在是結(jié)果好壞的第一要素。
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