全套课件 《计算机辅助设计与制造》
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if(ip<20 && jp<20) printf(“\n当z=%d, t=%f时，dh=%d, dkmax=%d”, Z[ip],T[jp]),
DH[ip][jp],DH[ip][jp]); else
printf(“\n输入错误！”); }
3.2 数表的文件化处理
1．用编辑软件产生顺序文件
2．用程序生成顺序文件
3．文件的读取和检索 以表3-1由小链轮齿数Z查齿数系数K的文件化处理为例 ： 建立数据文件ZK.DAT如下： 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 38 0.446 0.555 0.667 0.775 0.893 1.0 1.12 1.23 1.35 1.46 1.58 1.70 1.81 1.94 2.12 用Turbo C语言编程如下：
main() { int i,z1,z[15],jp=20;
1.46,1.58,1.70,1.81,1.94}; printf(“请输入链轮齿数Z1：”); scanf(“%d”, &Z1); for(i=0;i<14;i++)
if(Z[i]==Z1) { ip=i; i=15; }
if(ip<20) printf(“\n当Z=%d时，K=%f”, z[ip],k[ip]);
2.2 CAD 系统的软件
系统软件 CAD系统的软件可分为三个层次 支撑软件
应用软件 一．系统软件
系统软件指操作系统和系统实用程序等，它用于计算机 的管理、控制和维护。
1．操作系统。
2．编译系统。
3．系统实用程序。
二．支撑软件
1．图形处理软件。负责CAD的绘图。
2．几何建模软件。Pro/E等
3．数据库管理系统。如FoxBASE，FoxPRO，工程数据库等
第1章 CAD概论
1.1 CAD的内涵、功能和任务
1．定义：CAD是Computer Aided Design(计算机辅助设计 )的简称。计算机辅助设计是将人和计算机的最佳特性结 合起来，辅助进行产品的设计与分析的一种技术，是综合 了计算机与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学 科。
2．CAD的功能：工程设计的过程包括设计需求分析、 概念设计、设计建模、设计分析、设计评价和设计表示， CAD的功能就是在工程设计的过程中起相应的作用，如图 1-1所示。
图2.3 扫描仪工作原理图
CAD系统中常用的扫描仪，其输出的是矢量化的图形， 即扫描仪扫描图纸时，得到一个光栅文件，接着进行矢量 化处理，输出一种格式紧凑的二进制矢量文件。对于不同 的CAD 系统，还需对上述的二进制矢量文件进行格式转 换，才能变成特定的CAD系统可接受的图形文件格式，如 图2.4所示。
之间的联系。 （4）数据与应用程序无关。 （5）安全性和保密性好。
方式的选择原则是：有利于提高CAD作业的效率，降 低开发的成本。
3.1 数表的程序化处理
3.1.1 一维数表的处理
定义：只由一个已知变量查取所需数据的表格，称为
一维数表。
例：表3-1为由小链轮齿数Z查取齿数系数K的一维数
表，试对其进行程序化处理。
显示器所显示的数字、字符和图像是由一个个象素组 成的，象素是显示屏上的最小信息，每个小点称作一个象 素。组成显示网络的象素多少决定了图形的清晰程度，通 常用分辨率表示，象素越多，分辨率越高。目前微机显示 器的分辨率通常有中分辨率（600×350，640×480）和高 分辨率（800×600，1024×768，1280×1024）两类。
else printf(“\n输入错误！”);
}
3.1.2 二维数表的处理
定义：需由二个已知条件才能确定一个未知数据的表格，称为 二维数表。
例：表3-2用于链轮设计中，由节距t和链轮齿数z查取链轮轴孔 最大直经dkmax和齿侧凸缘最大直经dh，试对其进行程序化处理。
表3-2
节距t 齿数z
11
9.525
21
53
33
71
47
89
59
107
72
142
95
23
59
37
79
51
99
65
119
80
159
109
25
65
42
87
57
109
73
131
88
175
120
节距t 齿数z
11 13 15 17 19 21 23 25
31.75
dh
dk
76
50
96
64
117
80
137
93
158
108
178
122
199
137
dk——DK[i,j] i=1,2,3,…,8 j=1,2,3,…,10
用Turbo C语言编程如下： main() {int i,j,Z1,ip=20,jp=20;
float T1; int Z[8]={11,13,15,17,19,21,23,25}; float T[10]={9.525,12.7,15.875,19.05,25.4,31.75,38.1,44.45,
件中，需要数据时，由程序来打开文件并读取数据。 特点：数据与程序作了初步的分离，实现了有条件的数
据共享。 缺点：（1）文件只能表示事物而不能表示事物之间
的联系。 （2）文件较长。
（3）数据与应用程序之间仍有依赖关系。 （4）安全性和保密性差。
3．数据库管理：将工程数据存放到数据库中，可
以克服文件化处理的不足。 特点：（1）数据共享。 （2）数据集中。 （3）数据结构化，既表示了事物，又表示了事物
50.8,63.5}; int DH[8][10]={22,30,37,45,60,76,91,106,121,152, 28,38,48, 57,77,
96,116,135,155,193,35,46,58,70,93,117,140,164, 187, 235,41,54,68,82,110,137,165,193,220,275, 47, 63,79, 94,126,158,189,221,253,316, 53,71,89,107, 142,178, 214,250,285,357, 59,79,99,119,159,199, 238,278,318, 398,65,87,109,131,175,219,263,307,315,438,}; int DK[8][10]={11,18,22,27,38,50,60,71,80,103, 15,22,30,36,51,64, 79,91,105,132, 20,28,37,46,61,80,95,111,129, 163, 24,34,45, 53,74,93,112,132,152,193,29,41,51,62,84,108,129,153,177, 224,33,47,59,72,95,122,148,175,200,254, 37,51,65,80,109, 137,165,196,224,278, 42,57,73,88,120,152,184,217,249,310};
图1-1 CAD系统的功能
3．CAD技术的优越性：
(1) 可以提高设计效率，缩短设计周期，减少设计费 用。
(2) 为产品最优设计提供了有效途径和可靠保证。
(3) 便于修改设计。
(4) 利于设计工作的规范化、系列化和标准化。
(5) 可为计算机辅助制造和检测（CAM，CAT）提供 数据准备。
(6) 有利于设计人员创造性的充分发挥。
计算方法库：如解线性方程组。 优化方法软件：
4．工程分析及计算软件 有限元分析软件：如ADINA等
机构分析及机构综合的软件： 系统动态分析软件。
5．文档制作软件。WPS，WORD2000等。
三． 应用软件
应用软件是用户为解决各类实际问题，在系统软件的支 持下而设计、开发的程序，或利用支撑软件进行二次开发 形成的程序，应用软件的功能和质量直接影响CAD系统的 功能和质量。
2.3 CAD系统的型式
一．大（中）型机系统
二．工作站系统
三．微机系统
四．网络型系统
第3章 工程数据的处理
从总体上说，处理工程数据的方法有以下三种：
1．程序化处理：在编程时将数据以一定的形式直接
放于程序中。 特点：程序与数据结合在一起。 缺点：数据无法共享，增大程序的长度。
2．文件化处理：将数据放于扩展名为.DAT的数据文
dh
dk
22
11
12.70
dh
dk
30
18
15.875
dh
dk
37
22
19.05
dh
dk
45
27
25.40
dh
dk
60
38
13
28
15
38
22
48
30
57
36
77
51
15
35
20
46
28
58
37
70
46
93
61
17
41
24
54
34
68
45
82
53
110
74
19
47
29
63
41
79
51
94
62
126
84
二．机械工业
CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几个方面： (1) 二维绘图。 (2) 图形及符号库。 (3) 参数化设计。 (4) 三维造型。 (5) 工程分析。
(6) 生成设计文档及报表。
三．建筑工业
第2章 计算机辅助设计系统
由一定的硬件和软件组成的供辅助设计使用的系统称为 CAD系统。
2.1 CAD系统的硬件
4．CAD的主要任务：
(1) 完成设计信息的计算机存贮和管理。
(2) 开发工程设计的应用程序。
(3) 建立一个专用图形系统或利用一个通用图形系统， 完成产品造型和工程图绘制等任务。
(4) 将工程数据库、应用程序以及图形系统等部分有机 地组成为一个完整的CAD系统，以适应反复建立模型、评 价模型和修改模型这种设计过程的需要。
285
200
318
224
335
249
63.50
dh
dk
152
103
193
132
235
163
275
193
316
224
357
254
398
278
438
310
取变量： 齿数z——Z[i] i=1,2,3,……8 节距t ——T[i] i=1,2,3,……10 dh——DH[i,j] i=1,2,3,…,8 j=1,2,3,…,10
图2.4 采用扫描仪的图形输入系统
四．输出设备
(1) 打印机：
撞击式打印机：24针点阵打印机
打印机
激光打印机
非撞击式打印机：
喷墨打印机
(2) 绘图机：
平板式绘图机
笔式绘图机
绘图机
滚筒式绘图机
喷墨绘图机
非笔式绘图机 激光绘图机
静电绘图机
五．图形显示设备
显示器件有阴极射线管（CRT）、液晶显示（LCD） 、激光显示、等离子体显示等。当前最常用的是阴极射线 管显示器和液晶显示器。
1.2 CAD技术的发展
1．发展历程：
60年代是CAD发展的起步时期。 70年代，CAD技术进入广泛使用时期。 80年代，CAD技术进入突飞猛进时期。 90年代，CAD技术的发展更趋成熟。
2．发展趋势：
（1）集成化。 （2）智能化。 （3）标准化。 （4）网络化。
1.3 CAD技术的应用
一．电子工业
表3-1
Z
9
11
13
15
17
19
21
K
0.446
0.555
0.667
0.775
0.893
1.00
1.12
Z
23
25
27
29
31
33
35
K
1.23
1.35
1.46
1.58
1.70
1.81
1.94
用Turbo C语言编程如下：
main() { int i,Z1,ip=20;
int Z[14]={9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35}; float [14]={0.446,0.555,0.667,0.775,0.893,1.00,1.12,1.23, 1.35 ,
CAD系统的硬件由主机和外围设备组成，如图2.1所示。
图2.1 CAD系统硬件的组成
一．主机
中央处理器 控制器：解释指令并控制指令的执行顺序
主机
运算器：执行算术运算和逻辑运算
内存贮器组成。
二．外存贮器
(1) 磁带。 (2) 磁盘。 (3) 光盘。
三．输入设备
输入设备是向计算机输入数据、信息的设备总称。 (1) 键盘 (2) 鼠标器 (3) 数字化仪 (4) 扫描仪 (5) 数码相机 扫描仪的工作原理如图2.3所示。
printf(“请输入链轮齿数Z1：”); scanf(“%d”, &Z1); for(i=0;i<8;i++)
if(Z[i]==Z1) { ip=i; i=9; }
printf(“请输入节距T1：”); scanf(“%f”, &T1); for(j=0;j<10;j++)
if(T[j]==T1) { jp=j; j=11; }
219
152
38.10
dh
dk
91
60
116
79
1409516512189129
214
148
238
165
263
184
44.45
dh
dk
106
71
135
91
164
111
193
132
221
153
250
175
278
197
307
217
50.8
dh
dk
121
80
155
105
187
129
220
152
253
177
DH[ip][jp],DH[ip][jp]); else
printf(“\n输入错误！”); }
3.2 数表的文件化处理
1．用编辑软件产生顺序文件
2．用程序生成顺序文件
3．文件的读取和检索 以表3-1由小链轮齿数Z查齿数系数K的文件化处理为例 ： 建立数据文件ZK.DAT如下： 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 38 0.446 0.555 0.667 0.775 0.893 1.0 1.12 1.23 1.35 1.46 1.58 1.70 1.81 1.94 2.12 用Turbo C语言编程如下：
main() { int i,z1,z[15],jp=20;
1.46,1.58,1.70,1.81,1.94}; printf(“请输入链轮齿数Z1：”); scanf(“%d”, &Z1); for(i=0;i<14;i++)
if(Z[i]==Z1) { ip=i; i=15; }
if(ip<20) printf(“\n当Z=%d时，K=%f”, z[ip],k[ip]);
2.2 CAD 系统的软件
系统软件 CAD系统的软件可分为三个层次 支撑软件
应用软件 一．系统软件
系统软件指操作系统和系统实用程序等，它用于计算机 的管理、控制和维护。
1．操作系统。
2．编译系统。
3．系统实用程序。
二．支撑软件
1．图形处理软件。负责CAD的绘图。
2．几何建模软件。Pro/E等
3．数据库管理系统。如FoxBASE，FoxPRO，工程数据库等
第1章 CAD概论
1.1 CAD的内涵、功能和任务
1．定义：CAD是Computer Aided Design(计算机辅助设计 )的简称。计算机辅助设计是将人和计算机的最佳特性结 合起来，辅助进行产品的设计与分析的一种技术，是综合 了计算机与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学 科。
2．CAD的功能：工程设计的过程包括设计需求分析、 概念设计、设计建模、设计分析、设计评价和设计表示， CAD的功能就是在工程设计的过程中起相应的作用，如图 1-1所示。
图2.3 扫描仪工作原理图
CAD系统中常用的扫描仪，其输出的是矢量化的图形， 即扫描仪扫描图纸时，得到一个光栅文件，接着进行矢量 化处理，输出一种格式紧凑的二进制矢量文件。对于不同 的CAD 系统，还需对上述的二进制矢量文件进行格式转 换，才能变成特定的CAD系统可接受的图形文件格式，如 图2.4所示。
之间的联系。 （4）数据与应用程序无关。 （5）安全性和保密性好。
方式的选择原则是：有利于提高CAD作业的效率，降 低开发的成本。
3.1 数表的程序化处理
3.1.1 一维数表的处理
定义：只由一个已知变量查取所需数据的表格，称为
一维数表。
例：表3-1为由小链轮齿数Z查取齿数系数K的一维数
表，试对其进行程序化处理。
显示器所显示的数字、字符和图像是由一个个象素组 成的，象素是显示屏上的最小信息，每个小点称作一个象 素。组成显示网络的象素多少决定了图形的清晰程度，通 常用分辨率表示，象素越多，分辨率越高。目前微机显示 器的分辨率通常有中分辨率（600×350，640×480）和高 分辨率（800×600，1024×768，1280×1024）两类。
else printf(“\n输入错误！”);
}
3.1.2 二维数表的处理
定义：需由二个已知条件才能确定一个未知数据的表格，称为 二维数表。
例：表3-2用于链轮设计中，由节距t和链轮齿数z查取链轮轴孔 最大直经dkmax和齿侧凸缘最大直经dh，试对其进行程序化处理。
表3-2
节距t 齿数z
11
9.525
21
53
33
71
47
89
59
107
72
142
95
23
59
37
79
51
99
65
119
80
159
109
25
65
42
87
57
109
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88
175
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节距t 齿数z
11 13 15 17 19 21 23 25
31.75
dh
dk
76
50
96
64
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122
199
137
dk——DK[i,j] i=1,2,3,…,8 j=1,2,3,…,10
用Turbo C语言编程如下： main() {int i,j,Z1,ip=20,jp=20;
float T1; int Z[8]={11,13,15,17,19,21,23,25}; float T[10]={9.525,12.7,15.875,19.05,25.4,31.75,38.1,44.45,
件中，需要数据时，由程序来打开文件并读取数据。 特点：数据与程序作了初步的分离，实现了有条件的数
据共享。 缺点：（1）文件只能表示事物而不能表示事物之间
的联系。 （2）文件较长。
（3）数据与应用程序之间仍有依赖关系。 （4）安全性和保密性差。
3．数据库管理：将工程数据存放到数据库中，可
以克服文件化处理的不足。 特点：（1）数据共享。 （2）数据集中。 （3）数据结构化，既表示了事物，又表示了事物
50.8,63.5}; int DH[8][10]={22,30,37,45,60,76,91,106,121,152, 28,38,48, 57,77,
96,116,135,155,193,35,46,58,70,93,117,140,164, 187, 235,41,54,68,82,110,137,165,193,220,275, 47, 63,79, 94,126,158,189,221,253,316, 53,71,89,107, 142,178, 214,250,285,357, 59,79,99,119,159,199, 238,278,318, 398,65,87,109,131,175,219,263,307,315,438,}; int DK[8][10]={11,18,22,27,38,50,60,71,80,103, 15,22,30,36,51,64, 79,91,105,132, 20,28,37,46,61,80,95,111,129, 163, 24,34,45, 53,74,93,112,132,152,193,29,41,51,62,84,108,129,153,177, 224,33,47,59,72,95,122,148,175,200,254, 37,51,65,80,109, 137,165,196,224,278, 42,57,73,88,120,152,184,217,249,310};
图1-1 CAD系统的功能
3．CAD技术的优越性：
(1) 可以提高设计效率，缩短设计周期，减少设计费 用。
(2) 为产品最优设计提供了有效途径和可靠保证。
(3) 便于修改设计。
(4) 利于设计工作的规范化、系列化和标准化。
(5) 可为计算机辅助制造和检测（CAM，CAT）提供 数据准备。
(6) 有利于设计人员创造性的充分发挥。
计算方法库：如解线性方程组。 优化方法软件：
4．工程分析及计算软件 有限元分析软件：如ADINA等
机构分析及机构综合的软件： 系统动态分析软件。
5．文档制作软件。WPS，WORD2000等。
三． 应用软件
应用软件是用户为解决各类实际问题，在系统软件的支 持下而设计、开发的程序，或利用支撑软件进行二次开发 形成的程序，应用软件的功能和质量直接影响CAD系统的 功能和质量。
2.3 CAD系统的型式
一．大（中）型机系统
二．工作站系统
三．微机系统
四．网络型系统
第3章 工程数据的处理
从总体上说，处理工程数据的方法有以下三种：
1．程序化处理：在编程时将数据以一定的形式直接
放于程序中。 特点：程序与数据结合在一起。 缺点：数据无法共享，增大程序的长度。
2．文件化处理：将数据放于扩展名为.DAT的数据文
dh
dk
22
11
12.70
dh
dk
30
18
15.875
dh
dk
37
22
19.05
dh
dk
45
27
25.40
dh
dk
60
38
13
28
15
38
22
48
30
57
36
77
51
15
35
20
46
28
58
37
70
46
93
61
17
41
24
54
34
68
45
82
53
110
74
19
47
29
63
41
79
51
94
62
126
84
二．机械工业
CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几个方面： (1) 二维绘图。 (2) 图形及符号库。 (3) 参数化设计。 (4) 三维造型。 (5) 工程分析。
(6) 生成设计文档及报表。
三．建筑工业
第2章 计算机辅助设计系统
由一定的硬件和软件组成的供辅助设计使用的系统称为 CAD系统。
2.1 CAD系统的硬件
4．CAD的主要任务：
(1) 完成设计信息的计算机存贮和管理。
(2) 开发工程设计的应用程序。
(3) 建立一个专用图形系统或利用一个通用图形系统， 完成产品造型和工程图绘制等任务。
(4) 将工程数据库、应用程序以及图形系统等部分有机 地组成为一个完整的CAD系统，以适应反复建立模型、评 价模型和修改模型这种设计过程的需要。
285
200
318
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249
63.50
dh
dk
152
103
193
132
235
163
275
193
316
224
357
254
398
278
438
310
取变量： 齿数z——Z[i] i=1,2,3,……8 节距t ——T[i] i=1,2,3,……10 dh——DH[i,j] i=1,2,3,…,8 j=1,2,3,…,10
图2.4 采用扫描仪的图形输入系统
四．输出设备
(1) 打印机：
撞击式打印机：24针点阵打印机
打印机
激光打印机
非撞击式打印机：
喷墨打印机
(2) 绘图机：
平板式绘图机
笔式绘图机
绘图机
滚筒式绘图机
喷墨绘图机
非笔式绘图机 激光绘图机
静电绘图机
五．图形显示设备
显示器件有阴极射线管（CRT）、液晶显示（LCD） 、激光显示、等离子体显示等。当前最常用的是阴极射线 管显示器和液晶显示器。
1.2 CAD技术的发展
1．发展历程：
60年代是CAD发展的起步时期。 70年代，CAD技术进入广泛使用时期。 80年代，CAD技术进入突飞猛进时期。 90年代，CAD技术的发展更趋成熟。
2．发展趋势：
（1）集成化。 （2）智能化。 （3）标准化。 （4）网络化。
1.3 CAD技术的应用
一．电子工业
表3-1
Z
9
11
13
15
17
19
21
K
0.446
0.555
0.667
0.775
0.893
1.00
1.12
Z
23
25
27
29
31
33
35
K
1.23
1.35
1.46
1.58
1.70
1.81
1.94
用Turbo C语言编程如下：
main() { int i,Z1,ip=20;
int Z[14]={9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35}; float [14]={0.446,0.555,0.667,0.775,0.893,1.00,1.12,1.23, 1.35 ,
CAD系统的硬件由主机和外围设备组成，如图2.1所示。
图2.1 CAD系统硬件的组成
一．主机
中央处理器 控制器：解释指令并控制指令的执行顺序
主机
运算器：执行算术运算和逻辑运算
内存贮器组成。
二．外存贮器
(1) 磁带。 (2) 磁盘。 (3) 光盘。
三．输入设备
输入设备是向计算机输入数据、信息的设备总称。 (1) 键盘 (2) 鼠标器 (3) 数字化仪 (4) 扫描仪 (5) 数码相机 扫描仪的工作原理如图2.3所示。
printf(“请输入链轮齿数Z1：”); scanf(“%d”, &Z1); for(i=0;i<8;i++)
if(Z[i]==Z1) { ip=i; i=9; }
printf(“请输入节距T1：”); scanf(“%f”, &T1); for(j=0;j<10;j++)
if(T[j]==T1) { jp=j; j=11; }
219
152
38.10
dh
dk
91
60
116
79
1409516512189129
214
148
238
165
263
184
44.45
dh
dk
106
71
135
91
164
111
193
132
221
153
250
175
278
197
307
217
50.8
dh
dk
121
80
155
105
187
129
220
152
253
177