CAD视频教程第一章

高职高专现代信息技术系列教材人民邮电出版社第1章计算机辅助设计简介本章教学要求了解计算机辅助设计的概念、内容和发展历史了解计算机辅助设计的发展现状了解目前计算机辅助绘图软件的主要种类退出1.1计算机辅助设计的发展概况1.2计算机辅助设计的概念1.3计算机辅助工程绘图1.1计算机辅助设计的发展概况计算机辅助设计（ComputerAidedDesign），简称CAD，是将计算机应用于产品设计全过程的一门综合技术；它以计算机为主要手段产生各种数字与图形信息，并运用这些信息进行产品设计。CAD技术主要包括计算机辅助建模、计算机辅助结构分析计算、计算机辅助工程数据管理等内容。随着计算机技术的不断发展，CAD所能完成的工作复杂性将不断提高。1.2计算机辅助设计的概念设计师坐在CRT的控制台前，用光笔操作，从概念设计到生产设计，以至于制造，都可以实现人—机对话。设计师可以随心所欲地进行设计或进行任何一种创造性活动，利用他们所设计的系统，人们可以在10~15min内完成通常花几个星期才能做完的工作。把设计者与计算机结合为一个问题求解组，使较之各自单独工作时，能更有效地达到设计问题的目的。1972年10月国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开了“关于CAD原理的工作会”，在会前提出了这样的原则：“CAD是一种技术，其中人与机器结合为一个问题求解组，紧密配合各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能”。综上所述，我们认为，对于CAD的概念，可以定义为：CAD是一种使用计算机系统（硬件、软件）来辅助设计者完成某项设计工作的建立、修改、分析和优化、输出信息全过程的综合性高新技术。在CAD技术中，人—机配合，相互取长补短是其重要特征。CAD技术主要包括计算机辅助建模、计算机辅助结构分析计算、计算机辅助工程数据管理等。工程设计是一种“面向目标问题的求解活动”。一般包括下面几个过程：定义设计目标、资料检索、创造性构思、建立设计模型、分析与优化、模拟与评价、绘图与编制技术文件。与传统的人工设计相比，现代设计（运用CAD技术），具有以下优越性：(1)提高设计效率、缩短设计周期。据统计，使用CAD技术设计比传统设计可提高设计效率3~10倍；(2)提高了产品的设计质量。由于设计模型的精确建立，计算精度高，可以降低安全系数、降低成本，延长产品寿命，提高产品的可靠性。进行优化设计，可以为多个设计方案的比较、优选提供了可能。使设计人员从繁重、重复的计算中解脱出来，集中力量发挥人的创造性思维成为可能；(3)设计与分析的统一。在CAD技术的现代设计中，人与计算机是一种实时的、交互式的对话关系。因此，在设计过程中，它既能发挥计算机的精确度高、运算速度快、信息存储量大、不易疲劳和出错，能即时显示数据、图形等优点。又能发挥人具有逻辑推理、创造思维、学习联想、及时调整等优点。它能够使得设计方案的最优化，设计成果的预评估，减少了设计人员的简单劳动，进一步开阔了设计人员的设计思想，提高了设计效率；(4)有利于实现产品设计的标准化、系列化、通用化；(5)它为使用计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助检测（CAT）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺过程设计（CAPP），为计算机管理、集成制造系统准备了完备的信息，创造了良好的基础；CAD系统的软件包括系统软件和应用软件。系统软件是与计算机硬件联系紧密的软件，它起着扩充计算机功能、合理调度设备资源的作用，应用软件是用户为完成某些CAD任务所编制的程序，它有很强的针对性。一般CAD系统的应用软件应包括几何建模软件、工程绘图软件、结构分析软件、优化设计软件、数值模拟软件、工程数据管理软件等。1.3计算机辅助工程绘图目前使用的计算机辅助工程绘图软件主要有下面三种：(1)程序绘图：程序绘图技术是针对具体图形编制程序来完成图形的绘制。它是一个比较初级的绘图技术。对操作者要求较高。编程工作必须由专业CAD人员完成。一般要经过程序员的多次调试才能避免程序中的图形绘制错误。但不要求专门的图形支持环境，一般只适合于特定的图形对象。该技术由于对操作者要求较高。因此一般只用于某专用软件开发中。目前的绘图软件很少使用。(2)交互式绘图技术：交互式绘图是指利用人与计算机的对话工具（如键盘、光笔、鼠标、数字化仪等），进行图形的输入，编辑等、交互式绘图系统一般包括计算机硬件和计算机软件系统。计算机硬件系统包括计算机主机、输入设备、输出设备；计算机软件主要指交互式图形软件。交互式图形软件能给用户提供图形元素绘制、图形编辑、图形输入、图形输出等功能。用户使用交互式图形软件的基本命令，不需进行任何编程就可进行各种操作。因此，对操作者要求较低，只要求操作者能够较熟悉地看懂计算机地绘图提示即可。交互式绘AutoCAD2000等）；(3)参数化绘图：随着计算机辅助绘图技术的发展，为了解决工程设计中经常修改、再设计的问题，提出了参数化绘图技术。参数化图形技术是在图形输入时建立图形元素间的约束关系，在某一或某些参数发生变化时，能实现图形的自动调整。利用参数化图形技术，可满足产品系列化设计时对图形进行修改的要求；同时，它还使得计算机辅助工程绘图更符合设计人员的习惯。参数化绘图技术一般包含程序式参数化绘图技术和交互式参数化绘图技术二种。程序式参数化绘图技术是参数化技术与程序式绘图技术相结合的产物，程序式参数化绘图技术可使程序式绘图技术更适合于产品设计的系列化要求。交互式参数化绘图技术是参数化技术与交互式绘图技术相结合的产物。目前交互式参数化绘图技术已成计算机辅助工程绘图技术的主流技术。如目前较为流行的绘图软件Pro-Engineer即为交互式参数化绘图软件。