第7章 计算机辅助设计(0909)
计算机辅助设计
计算机辅助设计在现代社会中，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）已成为了许多领域中不可或缺的工具。
本文将探讨计算机辅助设计在工程、建筑和制造领域中的应用，以及它所带来的益处。
一、工程设计中的计算机辅助设计工程设计是一个复杂的过程，它通常包括定位、设计、绘制和仿真等多个环节。
在过去，这些环节主要依赖于手工操作，效率低且容易出错。
然而，随着计算机辅助设计的出现，工程师们可以使用各种CAD软件来简化设计流程，提高设计质量。
首先，CAD工具可以帮助工程师以更高的精度完成设计任务。
CAD软件提供了各种测量、对齐和校准的功能，可以确保设计结果的准确性。
此外，CAD软件还可以帮助工程师在设计中快速迭代，进行实验和优化。
这为工程师们提供了更多的设计选择和灵活性。
其次，CAD软件还提供了强大的模拟功能，使得设计师可以以虚拟的方式测试设计。
借助CAD软件，工程师可以进行结构分析、流体仿真和热力学模拟等。
这些分析结果可以帮助工程师预测和评估设计的性能，从而为最终产品的制造和使用提供参考。
最后，CAD软件使得工程团队的协作更加高效。
多人可以同时对同一个设计进行修改和注释，减少了沟通和协调的成本。
此外，CAD软件还支持文件版本管理和变更追踪，方便团队在设计过程中进行追溯和回溯。
二、建筑设计中的计算机辅助设计与工程设计相似，计算机辅助设计在建筑领域中也发挥了重要作用。
从建筑外观到室内布局，CAD软件可以帮助建筑师更好地完成设计任务。
首先，CAD软件提供了丰富的工具和资源，使得建筑师可以快速创建和编辑建筑模型。
使用CAD软件，建筑师可以通过绘图和建模操作，轻松地将设计理念转化为实际的建筑元素。
此外，CAD软件还可以帮助建筑师进行实时的可视化和渲染，提供更真实的设计效果。
其次，CAD软件在建筑设计中的可持续性方面也发挥了重要作用。
随着环境保护意识的增强，建筑师需要考虑更多的可持续设计元素，如能源效率和材料可再生性。
计算机辅助设计的基础和进阶流程
计算机辅助设计的基础和进阶流程计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）是指运用计算机技术对产品进行设计、分析、制图等操作的一种工具软件。
随着科技的发展，计算机辅助设计已经成为了现代制造业的重要组成部分，赋予了设计师更多的自由创作空间。
那么，什么是计算机辅助设计的基础和进阶流程呢？一、计算机辅助设计的基础1. 软件操作：计算机辅助设计软件是实现辅助设计的基础，因此对软件的操作熟练度、技术和理论知识的掌握是非常重要的。
目前市场上流行的CAD软件有AutoCAD、CATIA、Pro/ENGINEER、SolidWorks等等。
2. 建模技巧：建模技巧是设计师必须具备的基础技能。
其包括把握在三维空间中构建模型的技巧、掌握基本图形的构成及其变换方法、对于复杂图形分析与构建等。
会使用不同的建模方式，如实体建模、曲面建模、草绘建模等。
3. 材料知识：材料知识的掌握可以帮助设计师选择正确的材料以及使用相应的工具进行模型的打造。
如了解常见的塑胶、金属材料的特点及其施工方法，可以精准选择适用的工具和操作技巧。
二、计算机辅助设计的进阶流程1. 设计思路：将要设计的产品需要进行详细的分析和研究，确定设计的技术要求和实现的需求。
设计师需要充分了解客户的需求和市场的情况，并制定合适的设计思路。
2. 设计方案：设计方案是依据设计思路制定的方案，根据情况的变化进行调整和优化，以保证设计的合理性和可行性。
根据不同的设计需求，制作不同的草图和实体模型。
3. 模型制作：利用计算机辅助设计软件进行模型的制作和建模。
根据之前确定的技术要求，使用不同的建模技术进行塑造，提升模型的精度和质量。
4. 分析和评价：对设计出的模型进行分析和评价，在此过程中可以通过模拟运行、受力分析、优化设计等等方式提出改进建议。
5. 工程应用：将设计好的模型进行固化并进行下一步加工，此时需要遵循制定的生产流程，并保证产品的质量。
三、设计师需要的技能1. 熟练使用计算机，掌握常见的CAD软件，了解其他相关的设计工具和软件。
计算机辅助设计ppt课件
素复杂，具有装配设计功能的系统需要采用的技术和手段也较 多，如前面提及的特征设计、参数化设计、相关性设计等。对 于具有装配设计功能的系统还应能够提供有关装配方面的管理 能力，如装配零件逻辑关系、装配件干涉检查、生成装配材料 明细表、零件装配关系展开图等。
⑦ CAD系统的集成化 CAD系统的集成化是将CAD和CAM集成为一个CAD/CAM
一个典型的智能CAD系统的组成如图1-6所示。
领域专家
知识获取
专家系统部分
人机界面
知识库 模式性知识 数值分析法 规则性知识
自学习机
推理机
设计资料 数据库
逻辑推理 模式联想
分析计算
CAD部分
用户
图形交互 输入输出
绘图及文 件编写
动者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
⑤ NURBS几何构型技术 NURBS（Non-Unifrom Rational B-Spilnes,即非均匀有理B
样条曲线)在CAD中用来定义复杂的几何曲面。运用NURBS技 术可以使系统在描述自由曲线、曲面以及精确的二次曲线、曲 面时，能够采用统一的算法和表示方法。用NURBS技术构造 的曲面易于生成、修改和存储，为系统提高对曲面的构造能力 和编辑修改能力打下了基础。
计算机辅助设计
第7章计算机辅助设计（CAD）7.1CAD概述计算机辅助设计（Computer Aided Design）简称CAD，是运用计算机硬件和软件系统强大的计算功能和高效灵活的图形处理能力，辅助工程设计人员进行工程设计和产品设计与开发，以达到缩短设计周期、提高工程和产品的设计质量及设计水平、降低成本、提高市场竞争力的一门先进技术。
作为一项综合性的、技术复杂的系统工程，CAD技术涉及众多学科的高新技术领域，如计算机硬件技术、工程设计知识和方法、计算数学、计算力学、计算机图形学、数据结构和数据库、人工智能及专家系统、仿真技术等。
7.1.1CAD的发展历史CAD技术发展分成四个阶段：（1）第一阶段，60年代初期~60年代末期。
这个阶段的CAD系统以使用大型通用机（晶体管电路为主）和刷新式图形显示器为基本标志。
（2）第二阶段，60年代末期~70年代末期。
60年代末，美国DEC公司开始生产出价格相当低廉的小型机，同时价格更加便宜的存储管式显示器也得到应用，光笔、图形输入板等各种形式的图形输入设备也投入应用，使得CAD系统的价格大幅度下降，促使CAD技术有可能得到快速发展和推广。
（3）第三阶段，80年代初期~90年代初期。
在此时期出现了廉价的固体电路随机存储器，产生逼真图形的光栅扫描显示器、鼠标器、静电式绘图仪，伴随着超大规模集成电路技术的进步，微型机、超级微型机和图形工作站得到普及使用，商品化图形系统也获得迅速发展，使CAD技术从发达国家向发展中国家扩展，从用于产品设计发展到用于工程设计，标志着CAD技术进入了实用期。
（4）第四阶段，即从90年代中期至今。
当前计算机技术正以前所未有的速度飞跃发展以Intel公司芯片技术为代表的硬件革命，为CAD技术的创新提供了更加强大的实现手段。
计算机辅助设计作为一项多学科交义、渗透的高科技发展产物，目前正向着集成化、协同化、智能化的方向发展，在新世纪里必将产生巨人的变革。
CAD的生产和应用以美国最发达，其次是日本、西欧诸国。
《计算机辅助设计》课程教学大纲
《计算机辅助设计》课程教学大纲课程类别：专业基础课适用专业：机电一体化技术适用层次：高起专适用教育形式：网络教育/成人教育考核形式：考试所属学院：制造科学与工程学院先修课程：高等数学、电工学、理论力学等一、课程简介AutoCAD是目前使用最广泛的计算机辅助设计（CAD）软件，可广泛应用机械、电子、建筑等各行业的设计工作。
它是一个非常适用的工程设计和绘图工具软件。
AutoCAD是机械专业的必修课，是绘制机械图样方法的一门工具软件，是机械工程专业的一门实践性较强的技术基础课。
它的主要任务是培养学生具有基本的图示能力、读图能力、空间想象力和思维能力以及绘图的技能。
二、课程学习目标通过学习本课程，使学生理解和掌握AutoCAD的制图方法。
通过该课程的学习，熟练掌握AutoCAD绘图环境的设置方法，熟练掌握各种常用命令的基本操作和应用，具有较强的数字化绘图应用能力和实验技能，能够运用Auto CAD软件绘制出符合国家标准的工程图样。
进而明确计算机制图在机械设计中的重要作用与地位；理解和掌握AutoCAD制图的原理和方法，从而为机械模具设计打下坚实的基础。
三、与其他课程的关系本课程的先修课程为《机械制图》，后续专业课《机械零件设计》、《模具设计》等。
四、课程主要内容和基本要求第一章认识AutoCAD及其基本操作『知识点』（1）AutoCAD简介、应用（2）AutoCAD的安装、启动、界面、基本操作（3）AutoCAD绘图环境设置『基本要求』（1）掌握AutoCAD基本操作（2）掌握AutoCAD绘图环境的设置『重点』『难点』（1）AutoCAD绘图环境的设置第二章认识基本绘图『知识点』（1）线命令：直线、射线、构造线、多行平行线、弧；（2）几何图形命令：矩形、正多边形圆、椭圆、椭圆弧；（3）点对象：单点、多点、等分点；『基本要求』（1）掌握基本绘图命令的使用『重点』『难点』（1）各基本命令的快速使用（2）各基本命令的多选项使用第三章精确高效绘图『知识点』（1）坐标、数据输入；（2）直角坐标、极坐标的输入方法；（3）相对坐标与绝对坐标的使用（4）对象捕捉、对象追踪『基本要求』（1）掌握相对、绝对坐标的使用；（2）掌握直角坐标、极坐标的使用（3）掌握对象追踪、捕捉的使用方法与技巧『重点』『难点』（1）相对、绝对坐标的区别与使用方法（2）对象追踪与捕捉的使用方法与技巧第四章高级绘图『知识点』（1）多段线、样条曲线、面域、图案填充等命令的使用『基本要求』（1）掌握面域的意义与创建方法（2）掌握图案填充的方法与修改『重点』『难点』（1）图案填充的方法（2）面域第五章图形的编辑『知识点』（1）选择对象、删除、移动、旋转、复制、镜像、偏移、阵列、修剪、延伸、缩放、拉伸、拉长、分解、对象；（2）倒角、倒圆角、打断对象（3）夹点编辑（4）修改对象的特性『基本要求』（1）掌握各编辑命令的具体使用（2）掌握特性工具栏的使用『重点』『难点』（1）各编辑命令的具体运用及技巧第六章图块及其属性『知识点』（1）块的分类、块的使用（2）创建块、插入块、写块、定义块的属性（3）块的编辑『基本要求』（1）掌握创建块、插入块、写块、定义块的属性的方法；（2）掌握编辑块的方法『重点』『难点』（1）块的属性的运用（2）带属性块的创建方法（3）块的编辑方法第七章创建文字与表格『知识点』（1）设置文字样式（2）编辑文字（3）表格的使用『基本要求』（1）掌握文字样式的设置方法（2）运用各种方法编辑文字（3）掌握表格样式的设置方法『重点』『难点』（1）文字样式的设置（2）表格样式的设置第八章标注图形尺寸『知识点』（1）尺寸标注的组成（2）设置标注样式（3）标注各种不同尺寸的方法（4）标注形位公差（5）编辑尺寸标注『基本要求』（1）掌握计算机绘图中尺寸标注的方法，并与手工绘图相比较。
计算机辅助设计教案
计算机辅助设计教案教案标题：计算机辅助设计教案教案目标：1. 了解计算机辅助设计的基本概念和原理。
2. 掌握计算机辅助设计软件的基本操作和功能。
3. 培养学生的创造力和解决问题的能力。
4. 提高学生的计算机应用能力和设计思维。
教学内容：1. 计算机辅助设计的概念和应用领域。
2. 常用的计算机辅助设计软件及其功能介绍。
3. 设计基本图形和模型的方法和技巧。
4. 设计项目的规划和实施。
5. 设计作品的评价和改进。
教学步骤：引入活动：1. 向学生介绍计算机辅助设计的概念和应用领域，激发学生对计算机辅助设计的兴趣。
知识讲解：2. 讲解常用的计算机辅助设计软件及其功能，引导学生了解软件的基本操作和设计思路。
实践操作：3. 指导学生进行基本图形和模型的设计，包括线条、形状、颜色等元素的运用。
设计项目：4. 分组或个人指导学生进行设计项目的规划和实施，鼓励学生展示创造力和解决问题的能力。
作品评价：5. 对学生的设计作品进行评价和改进，帮助学生提高设计水平和思维能力。
课堂总结：6. 总结本节课的学习内容和收获，鼓励学生继续探索计算机辅助设计的领域。
教学资源：1. 计算机辅助设计软件（如AutoCAD、SketchUp等）。
2. 计算机和投影仪。
3. 设计项目的实例和参考资料。
评估方式：1. 观察学生在实践操作中的表现和成果。
2. 对学生的设计作品进行评价和改进。
教学延伸：1. 鼓励学生参加相关的设计比赛和展览，拓宽视野和交流经验。
2. 引导学生学习更高级的计算机辅助设计软件和技术，深入研究特定领域的设计应用。
希望以上的教案建议和指导能对您有所帮助。
如有任何问题或需要进一步的信息，请随时告知。
计算机辅助设计书
计算机辅助设计书计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）是一种应用计算机技术来辅助完成设计工作的方法。
它利用计算机软件、硬件和图形处理技术，可以在数字环境中进行各种设计活动，大大提高了设计效率和精度。
本文将详细介绍计算机辅助设计的原理、应用领域以及优势，以及对设计行业的影响与前景。
一、计算机辅助设计的原理及技术计算机辅助设计的原理是基于计算机系统能够对图形进行处理和分析。
其主要技术包括：图形输入和输出技术、图像处理和分析技术、数据库和信息管理技术、图形用户界面技术等。
首先，图形输入和输出技术是计算机辅助设计的基础。
通过输入设备如鼠标、键盘、绘图板等将设计师创意转化为数字数据，并通过输出设备如显示器、打印机等将设计结果呈现出来。
其次，图像处理和分析技术使得计算机能够对设计图像进行处理和分析。
例如，可以通过图像平滑、边缘检测、颜色分析等技术对设计图像进行处理和优化。
另外，数据库和信息管理技术为设计师提供了丰富的设计元素和材料库，方便设计师快速获取所需的图形和信息。
最后，图形用户界面技术使得设计师可以通过直观的图形界面和交互手段来完成设计任务，提高了设计的可视化和用户友好性。
二、计算机辅助设计的应用领域计算机辅助设计广泛应用于各个领域，包括建筑设计、工业产品设计、电子电路设计、汽车设计、航空航天设计等。
在建筑设计领域，计算机辅助设计可以帮助建筑师进行三维建模、平面布局、装饰设计等，提高设计效率和精度，同时还可以进行空间分析、材料优化和结构模拟等。
在工业产品设计中，计算机辅助设计可以实现虚拟样机制作、工艺分析、流体仿真等。
设计师可以通过CAD软件进行产品的可视化设计和优化，同时可以进行工程性能分析和制造工艺优化。
在电子电路设计中，计算机辅助设计可以实现电路图绘制、电子元件库管理、模拟仿真等。
设计师可以通过CAD软件进行电路的可视化设计和分析，帮助提高电子电路的可靠性和性能。
计算机辅助设计基础
计算机辅助设计基础计算机辅助设计（CAD）是通过计算机技术来辅助实现设计过程的一种方法。
它已经成为现代设计领域中不可或缺的重要工具。
本文将介绍计算机辅助设计的基础知识，包括CAD的概述、CAD的应用领域、CAD的工作原理以及CAD的发展趋势等。
一、CAD的概述计算机辅助设计是指利用计算机和相关软件来替代传统设计方法，实现设计过程的自动化和数字化。
它以计算机为工具，通过图形界面和各种设计软件，辅助设计人员进行二维或三维模型的创建、编辑和分析等工作。
CAD广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天等领域。
二、CAD的应用领域1. 建筑设计领域：CAD可以用于建筑设计师绘制建筑图纸、设计室内布局、进行空间分析等工作。
2. 机械设计领域：CAD可以用于机械工程师设计零部件、装配件、进行运动仿真和结构分析等工作。
3. 电子设计领域：CAD可以用于电子工程师设计电路板、进行布线和仿真，用于电子产品的设计和制造。
4. 航空航天领域：CAD可以用于飞机和航天器的设计和模拟，进行空气动力学分析等工作。
5. 汽车设计领域：CAD可以用于汽车设计师设计汽车外观、内饰，进行碰撞测试和性能模拟等工作。
6. 建筑工程领域：CAD可以用于施工图纸的制作、工程量的计算和项目进度的管理等工作。
三、CAD的工作原理CAD软件通过提供图形界面和各种工具，使设计人员能够方便地创建、编辑、分析和展示设计模型。
它主要包括以下几个方面的工作原理：1. 图形输入：通过鼠标、键盘或其他输入设备，设计人员可以将图形数据输入到CAD软件中，并对其进行编辑和修改。
2. 图形创建：CAD软件提供了丰富的绘图工具，设计人员可以使用这些工具来创建点、线、曲线、多边形等基本图形，并通过组合和变换来生成复杂的图形。
3. 图形编辑：CAD软件提供了各种编辑工具，设计人员可以使用这些工具对已经创建的图形进行修整、裁剪、移动、旋转等操作，以满足设计要求。
4. 分析与仿真：CAD软件可以对设计模型进行各种分析和仿真，比如结构分析、运动仿真、流体模拟等，帮助设计人员预测产品性能和优化设计方案。
计算机辅助设计的功能与分析
计算机辅助设计的功能与分析计算机辅助设计的功能与分析随着规划设计学科的发展，计算机辅助软件已经成为各个学科的必不可分的辅助工具，下面和店铺一起来看计算机辅助设计的功能与分析，希望有所帮助！一、计算机辅助设计的功能计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)，是指利用电子计算机系统具备的图形功能来帮助设计人员进行设计，它可以提高设计工作的自动化程度，缩短设计时间。
CAD系统主要具有以下功能：(一)交互式图形输入、编辑与生成。
它帮助设计人员交互式输入与绘制二维与三维图形，并可以对图形进行编辑修改。
目前，规划编制和管理业务已普遍采用计算机输入设计图形和文字，以人机交互方式编辑修改设计图，建立室外场地、背景物和建筑物的三维设计模型，产生透视图、渲染图。
(二)CAD数据存储与管理。
设计图和描述设计产品的其他数据可以在CAD数据库中储存、管理，计算机能够快速检索设计图和描述设计产品数据。
(三)图形计算与分析。
CAD可以对产品的不同样式、尺寸、结构等设计参数进行计算，对设计产品进行评估分析，从各种可能方案中选择最佳方案。
(四)可视化表现与景观仿真。
可以利用CAD软件，产生二维与三维设计图。
进一步利用计算机图形、图像处理技术，将多种图形、图像、文字资料综合到一起，进行编辑，使设计成果的表现效果更加丰富、吸引人。
还可按某种预定的视角、方位、运动路径产生连续的渲染图，给观察者以动画的'感觉。
景观仿真比动画更进一步，观察者可以自己选择视角、方位、运动路径，即刻产生三维景观，戴上立体眼镜，配上操纵杆，使景观的模拟更有亲临其境的感觉。
二、计算机辅助设计的分析计算机辅助规划设计已经从当初的简单图纸绘制发展到利用计算机图形、数据处理、数据分析、局部区域仿真、三维仿真等重要技术功能，这些已经广泛应用到城市规划的各个角落当中。
计算机辅助设计和图形设计、图像处理技术已经对城市规划和发展造成了主要影响放映在以下几个方面：(一)提升绘图质量，加快设计效果。
计算机辅助设计AUTOCAD第7章
在多行文字编辑器中，可以设置文字的字体 、字高、颜色、对齐方式等格式属性。
创建表格样式及插入表格
创建表格样式
通过AutoCAD的表格样 式管理器，可以创建不 同的表格样式，包括表 格线型、线宽、颜色、 填充等属性。
插入表格
使用TABLE命令或表格 工具，在指定位置插入 表格，并设置表格的行 数、列数及单元格大小。
轴等参数即可绘制椭圆。绘源自矩形和多边形绘制矩形在AutoCAD中，选择“绘图”菜单下的“矩形”命令，或在命令行中输入 “RECTANGLE”命令，然后根据提示指定对角点或长度和宽度等参数即可绘制 矩形。
绘制多边形
多边形是由三条或三条以上的线段所围成的封闭图形。在AutoCAD中，选择“ 绘图”菜单下的“多边形”命令，或在命令行中输入“POLYGON”命令，然后 根据提示指定边数、中心点或边长等参数即可绘制多边形。
基本操作
启动和退出AutoCAD，打 开和保存图形文件，缩放 和平移视图，选择对象等。
自定义界面
用户可以根据自己的需求 和习惯，自定义工具栏、 快捷键和界面布局。
坐标系与绘图单位设置
坐标系概念
理解笛卡尔坐标系和极坐 标系，以及它们在 AutoCAD中的应用。
绘图单位设置
根据需要选择合适的绘图 单位（如毫米、英寸等）， 并设置精度。
坐标输入方法
掌握绝对坐标和相对坐标 的输入方法，以及极坐标 的输入方式。
图层管理与属性设置
图层概念
理解图层在AutoCAD中的作用和 意义，以及如何创建和管理图层。
属性设置
设置图层的颜色、线型、线宽等属 性，以满足不同的绘图需求。
图层操作
掌握图层的打开、关闭、冻结、解 冻等操作，以及图层漫游和图层隔 离等高级功能。
计算机辅助设计软件的基本应用
计算机辅助设计软件的基本应用第一章：计算机辅助设计软件概述计算机辅助设计软件（Computer-Aided Design Software，简称CAD软件）是一类专业软件，用于辅助工程设计、制图和模型构建。
它可以提供各种工具和功能，让设计师更高效地完成复杂的设计任务。
第二章：工程设计CAD软件在工程设计中有广泛的应用。
它可以帮助设计师进行各种设计计算、分析和优化，以确保设计的合理性和有效性。
CAD软件可以生成精确的工程图纸，并提供自动化的标注和尺寸测量工具，方便设计师准确表达设计意图和进行设计评估。
第三章：建筑设计在建筑设计领域，CAD软件可以帮助设计师轻松创建和修改建筑设计图纸。
它提供了各种建筑元素的库，方便设计师选择和添加到设计中。
CAD软件还提供实时的3D预览功能，让设计师可以更直观地了解建筑模型的外观和结构。
第四章：机械设计在机械设计领域，CAD软件被广泛应用于产品设计和零部件制造。
设计师可以使用CAD软件创建3D模型，并进行装配和运动仿真。
CAD软件还可以进行材料和强度分析，帮助设计师验证设计方案的可行性。
第五章：电子设计CAD软件在电子设计中扮演着重要的角色。
设计师可以使用CAD软件绘制电路图，并对电路进行模拟和分析。
CAD软件还可以生成PCB设计图板，方便设计师进行电路板的布局和连线操作。
电子设计师还可以使用CAD软件进行电子元件的模型构建和封装设计。
第六章：航空航天设计对于航空航天行业来说，CAD软件是不可或缺的工具。
它可以帮助设计师创建飞机、卫星等复杂的飞行器模型，并进行气动和结构分析。
CAD软件还可以进行飞行器的性能仿真和优化，并生成详细的设计报告。
第七章：动画和游戏设计CAD软件不仅可以应用于实际工程设计中，还可以用于动画和游戏设计。
设计师可以利用CAD软件创建各种虚拟场景和角色模型，并进行动作设计和渲染。
CAD软件还提供了强大的灯光和材质编辑工具，让设计师可以打造出逼真的虚拟世界。
计算机辅助设计技术及其应用
计算机辅助设计技术及其应用计算机辅助设计技术（Computer Aided Design，简称CAD）是一种基于计算机技术的现代设计工具，它将计算机技术与设计相结合，提供了更高效、更精准、更便捷的设计方法与工具。
在计算机辅助设计技术的发展过程中，人们逐渐发现它可以广泛应用于各个领域，如机械设计、建筑设计、电子设计等，成为了现代产业和科技的必备技术之一。
CAD是一种数字化的设计手段，可以将人类的概念和想象力转化为计算机程序，并让这些程序在计算机上进行运算和控制，最终产生出符合设计要求的产品或工程。
CAD技术的出现，不仅极大地提高了设计效率和准确度，也丰富了设计手段和表现形式。
比如，在机械设计领域，CAD技术可以用来完成三维实体建模、装配分析、结构强度分析、数控编程等多种设计任务，减少了人为因素对设计结果的影响，提高产品质量和生产效率，同时也缩短了项目的研发周期。
在建筑设计领域，CAD技术可以用来进行建筑方案设计、施工图的制作、土建结构力学分析等工作，让建筑师更加直观、快捷地表达设计意图，为建筑师和工程师的合作提供更好的沟通平台。
除了提高工作效率和设计精度，CAD技术还为设计师提供了更加灵活多样的设计空间。
比如，在产品设计中，设计师可以通过CAD技术来进行虚拟实验，模拟不同情况下的运动轨迹、强度承受能力等，从而找到最优的设计方案，减少试错率。
在电子设计中，CAD技术可以帮助工程师完成电路分析、布线、仿真等工作，快速验证设计方案的可行性和性能，降低产品的研发成本和风险。
总之，CAD技术为设计师们提供了更加便捷、高效、灵活、精准的设计手段，让他们可以更好地完成各种创新性工作。
随着CAD技术的不断发展，它也逐步融合了其他技术和手段，形成了更加强大的设计工具链。
比如，通过与三维打印技术相结合，可以将CAD模型直接转化为实物，快速制作出原型，促进产品开发和市场营销。
通过与虚拟现实（VirtualReality，VR）和增强现实（Augmented Reality，AR）技术相结合，可以让设计师们更加真实地模拟产品的使用场景和效果，并进行可视化演示。
计算机辅助设计总结,DOC
计算机辅助设计总结一、课程介绍计算机辅助技术(computeraidedtechnology)是以计算机为工具，辅助人在特定应用领域内完成任务的理论、方法和技术。
它包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助质量控制(CAQ)及计算机辅助绘图等。
“辅助”是强调人的主导作用。
在人的主导下，计算机和使用者构成了一个人机密切交互的系统。
诸多计算机辅助技术中的CAD和CAM 首先在飞机制造、汽车制造和造船等大型制造业项目中。
中文名：设计CAD技CAD外文名：简称：它包括剖视、三视图、性能分析，给出若干实例说明上述的某些应用。
[3]三、影响计算机辅助技术的深远影响在于：(1)它将人们在产品开发方面的知识系统化、规范化、工程化。
人们可以不断地堆砌知识工程阶段性成果——成功替代脑力劳动，进一步解放人类的生产力。
(2)它影响了企业的生产和管理模式(无图纸生产)，提高了竞争能力(软盘、u盘、硬盘、光盘成为财富载体)——重塑当今社会的新关系。
现在推广的CAD技术已经与企业信息化融为一体。
(3)它改变了产品开发方式、工作风格，提高了开发质量——造就一代新型的产品设计师。
CAX技术被评为20世纪60年代以来十大杰出技术成就之一。
国外有人指出，CAX是对20世纪的发展影响最大的十项先进科学技术之一。
美国国防部也将广义的“设计自动化”确定为国防关键技术之一。
CAX是电子信息科学发展的产物，电子设计又是CAX技术的一个重要活动领域。
国内外电子CAD应用的普及度都已经超过90%。
我们的目标和任务就是尽快促成我国在电子设计能力方面的后发优势，用电子CAD软件工具设计出属于自己的ASIC/SOC芯片。
这里涉及到的硬件(芯片设计)和软件(CAX软件开发)正是属于信息产业发展的两大主题。
[4]四、发展趋势计算机辅助技术的发展趋势可能有以下几个方面：1)图形显示技术的不断改进。
图形技术不但反映在真实色彩图上，而且反映在快速的图形处理能力上。
计算机辅助设计
除计算机本身的软件如操作系统、编译程序外，cad主要使用交互式图形显示软件、cad应用软件和数据管理 软件3类软件。
交互式图形显示软件用于图形显示的开窗、剪辑、观看，图形的变换、修改，以及相应的人机交互。
cad应用软件提供几何造型、特征计算、绘图等功能，以完成面向各专业领域的各种专门设计。构造应用软 件的四个要素是：算法、数据结构、用户界面和数据管理。
CAD已在建筑设计、电子和电气、科学研究、机械设计、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、 土木筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。
基本技术
图形变换
交互技术
实体造型
计算机辅助设计在计算机辅助设计中，交互技术是必不可少的。交互式cad系统，指用户在使用计算机系统 进行设计时，人和机器可以及时地交换信息。采用交互式系统，人们可以边构思、边打样、边修改，随时可从图 形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果，非常直观。
数据管理软件用于存储、检索和处理大量数据，包括文字和图形信息。为此，需要建立工程数据库系统。它 同一般的数据库系统相比有如下特点：数据类型更加多样，设计过程中实体关系复杂，库中数值和数据结构经常 发生变动，设计者的操作主要是一种实时性的交互处理。
绘图功能
CAD系统功能 CADபைடு நூலகம்统的类型
CAD软件介绍 CAD模型数据
作用： 除了计算机主机和一般的外围设备外，计算机辅助设计主要使用图形输入输出设备。交互图形系统对cad尤 为重要。图形输入设备的一般作用是把平面上点的坐标送入计算机。 常见设备： 常见的输入设备有键盘、光笔、触摸屏、操纵杆、跟踪球、鼠标器、图形输入板和数字化仪。 设备分类： 图形输出设备分为软拷贝和硬拷贝两大类： 软拷贝设备指各种图形显示设备，是人机交互必不可少的； 硬拷贝设备常用作图形显示的附属设备，它把屏幕上的图像复印出来，以便保存。 常用的图形显示有三种：有向束显示、存储管显示和光栅扫描显示。 有向束显示应用最早，为了使图像清晰，电子束必须不断重画图形，故又称刷新显示，它易于擦除和修改图 形，适于作交互图形的手段。
计算机应用的计算机辅助设计
计算机应用的计算机辅助设计计算机辅助设计（Computer-Aided Design，缩写为CAD），是指通过计算机技术，为设计师提供辅助工具和方法，完成各种设计任务的过程。
计算机辅助设计广泛应用于工程设计、建筑设计、机械设计等领域，大大提高了设计效率和准确性。
CAD的发展与应用计算机辅助设计起源于20世纪60年代，随着计算机技术的不断进步，CAD在设计领域的应用逐渐普及。
最早的CAD系统采用二维绘图，但随着计算机性能的提升，现在主流的CAD系统已经发展到了三维模型设计和仿真等高级功能。
CAD在工程设计中的应用广泛，可以用于建筑设计、土木工程、电子电气设计、机械设计等各个领域。
在建筑设计中，CAD可以帮助设计师绘制精确的平面图、立面图和剖面图，并进行建筑结构的分析和优化。
在机械设计中，CAD可以实现各种机械零部件的三维建模、装配和运动仿真，大大提高了产品设计的效率和质量。
CAD的优势相比传统的手工设计，CAD具有许多明显的优势：1.精确性：CAD能够以更高的精度完成设计和绘图任务，消除了传统手工设计中可能出现的误差和不一致性。
2.快速性：CAD系统可以快速完成复杂的设计任务，大大节省了设计师的时间和精力。
3.可视化：CAD可以将设计结果以三维模型的形式展现，设计师可以直观地查看设计效果，并进行修改和优化。
4.可重用性：CAD系统支持设计文件的保存和管理，设计师可以方便地重复使用之前的设计成果，提高了设计效率。
5.协作性：CAD系统可以实现多人协作设计，不同设计师可以在同一个设计文件上进行工作，减少了设计团队之间的沟通成本。
CAD的发展趋势随着云计算和大数据技术的快速发展，CAD正朝着更加智能化和高效化的方向发展。
以下是CAD的一些发展趋势：1.云端设计：将CAD系统迁移到云端，设计师可以通过浏览器或移动设备访问CAD系统，实现随时随地的设计。
2.智能优化：利用人工智能和优化算法对设计进行自动化改进和优化，提高设计效率和质量。
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第7章 计算机辅助设计内容提要：本章学习内容包括：计算机辅助设计概述；选矿厂计算机辅助设计的研究现状；计算机程序设计基础（方程求解、数据处理等）；选矿工艺计算编程基础（工艺流程的表达、模块和结构矩阵计算编程、工艺设备的计算编程）；计算机绘图基础（Autocad软件包常用命令及接口编程）；选矿工程图设计基础（选矿工艺流程图的表达和绘制，工艺设备配置图的绘制）。
7.1 概述7.1.1计算机辅助设计概述计算机辅助设计，即Computer Aided Design （CAD ），是指采用计算机作为主要技术手段，运用各种数字信息与图形信息进行产品或工程设计。
通俗地说，就是利用计算机完成方案设计、数据计算和工程绘图等设计工作。
计算机辅助设计（CAD ）的应用，有利于缩短设计周期、提高设计工作效率和设计产品质量。
由于计算机具有快速、准确运算及自动绘图等功能，一方面，能在较短的时间内完成产品设计和更新，使得设计工作效率显著提高，提高了产品的市场竞争能力，加快了工程建设进度，从而可显著地增加经济效益。
另一方面，计算机能方便快速地完成设计过程中重复繁琐的数据计算、结果分析、方案比较和优化等工作，使设计者能将精力放在产品或工程设计的创造性工作中，这无疑有利于提高设计的整体质量。
7.1.2计算机辅助设计系统的硬件及软件计算机辅助设计系统由硬件和软件两部分构成。
(1)硬件组成一般的计算机辅助设计系统的硬件由图7-1所示几部分组成。
① 主机：这是CAD 系统的核心部分，它控制和指挥整个系统。
大、中、小型或微型计算机均可采用。
具体采用什么类型计算机，应根据 CAD 系统要完成的任务复杂程度确定。
目前，由于微型计算机体积小、功耗低，价格便宜，因此，微型计算机CAD 系统的应用较为广泛。
② 输入设备：这是向计算机输入数据、程序及图形数字信息的设备。
主要包括键盘、鼠标器(Mouse)、数字化图形输入板、光笔、扫描仪及数码成像设备等。
③ 输出设备：这是将计算机的计算结果及绘制的工程图形，以“硬拷贝”形式输出各种纸质文件的设备。
主要包括绘图仪和打印机。
④外存储器：这是存放大量原始数据、计算结果、计算机程序和图形文件的装置，主要指硬盘、软盘、U 盘、存储卡及光盘存储器等。
图7-1 CAD 系统硬件组成图形显示器计算机主机 绘图仪、打印机 硬盘 软盘 鼠标、键盘 扫描仪 光盘 外存储器(2)软件组成一般计算机辅助设计（CAD）系统的软件主要包括以下三大类：①通用商业化CAD系统软件。
这类软件具备了完善的图形处理、图形输入和输出及用户接口等功能，具有很强的通用性，可用作众多工程领域的图形处理及开发环境。
其中，最著名的主要有AutoCAD软件包、3DS Studio等。
②程序设计语言。
利用程序设计语言，用户根据不同目的，编制出各种工程计算和图形处理的应用程序，并通过接口编程，实现与商业化CAD 系统软件的通讯，以完成不同工程领域的特殊设计任务。
这些程序设计预言主要包括BASIC 、FORTRAN、PASCAL、C 语言、Visual Basic、Visual C、Lisp及各种数据库语言等。
③应用程序。
用户根据各自工程领域的设计要求，利用高级语言开发出的软件，或基于商业CAD 软件包的各种实用接口程序等。
用户可直接利用这些程序完成相应的工程设计任务。
对于不同工程设计领域，开发出功能强大的应用程序是计算机辅助设计研究工作的主要任务。
7.1.3选矿厂计算机辅助设计的现状与发展趋势(1)选矿厂计算机辅助设计研究现状选矿厂设计领域的计算机研究主要集中在以下4个方面：①工艺流程、工艺设备的计算方法和数学模型的研究；②选矿厂设计管理工作的研究；③部分标准、非标准设备等的图形绘制软件的研究；④选矿厂设计专家系统的研究；其中，第一个方面的研究工作较为充分，第二个方面的研究工作则相对很少，第四个方面研究刚刚起步，大部分的注意力都放在第三个方面的研究工作上。
归纳起来，选矿厂计算机辅助设计的研究工作可分为以下4个阶段：①AutoCAD 绘图软件包的初级应用阶段。
这一阶段主要是集中于AutoCAD绘图软件包内部功能的应用研究。
其特点是利用AutoCAD软件包的绘图、编辑和图形建块的功能实现设备或配置图的绘制。
这里计算机只是充当制图工具，其图形库的建立方法为静态机制，即建立固定的设备或机组的图块。
因此，建库的工作量大，设计的速度慢、灵活性差。
②专用图形库与参数化绘图相结合的研究阶段。
在对AutoCAD绘图软件包应用研究不断深入的同时，结合选矿厂设计的具体特点，对球磨机、分级机等标准设备利用建立专用图形库的方法（静态实现机制）完成，对各种钢结构件等非标准设备利用高级语言编程的方法（即动态实现机制）完成。
其特点是显著地减少了图形库的建库工作量，使得设计的速度和灵活性有所提高。
③参数化绘图的研究阶段。
将选矿厂设计中的所有设备分成不同的类型，并按其各自的特点编制相应的绘图子程序，并按各类设备的不同型号规格建立设备的几何特征点的数据库，从而实现了全参数化绘图(全动态实现机制)。
这种方法的显著特点就是完全抛弃了静态实现机制，使得设计的灵活性和速度都有显著的提高，但是，由于大的编程量和数据库的建库工作量，使得系统的维护和使用不太方便，且数据库的维护和管理工作量大。
④人工智能技术（专家系统）应用于选矿厂设计的研究阶段。
目前进行了碎磨流程方案选择专家系统和破碎厂房工艺设计专家系统，以及磨浮工艺设计专家系统的研究等。
(2)选矿厂计算机辅助设计研究发展趋势与其他领域的专家系统发展相比，选矿厂设计的智能CAD技术的应用才刚刚起步。
尽管已对破碎厂房工艺设计及磨浮工艺设计的专家系统，以及对智能CAD技术在选矿厂设计中的应用进行了研究。
但与其他行业相比，专家系统及智能CAD技术在矿业工程设计中应用的研究工作还很不够。
根据选矿厂设计的特点，计算机辅助设计必须解决好数据计算、图形设计和设计规范及设计经验知识的运用的三个问题，按这一标准来衡量，已有研究工作不足：①已有的CAD方面研究主要是面向于数学模型的基础研究。
包括计算方法、计算数学模型和基本图形处理三个方面，对设计中涉及的规范和经验等知识的应用问题尚未考虑。
②设计专家系统方面的研究则着重于设计规范和设计经验知识应用问题。
对数据计算、图形处理等方面则未曾考虑或考虑不够充分。
③所有的研究工作都未曾涉及到三维图形的处理问题，而这一点则是选矿厂计算机辅助设计的主要发展趋势。
7.2 程序设计基础7.2.1程序设计基本过程及要求程序设计是借助各种计算机程序，按一定规范编写计算机能够直接或间接识别并执行的程序的过程。
程序设计的基本过程大致包括几个步骤：①针对需要解决的实际工程问题，建立相应的数学模型。
②根据解析所建立的数学模型的逻辑过程，设计程序编制的框图。
③借助各种高级语言，采用适当的算法编写程序源代码。
④对所编写的源代码程序进行调试、修改和编译，最终形成功能完善的程序。
程序设计的基本要求是：①计算结果的精度和误差要满足不同工程领域的要求；②在完成相同计算和绘图功能的前提下，程序的运算量要小，速度要快；③程序运行对计算机内存资源的占有量要小；④程序的结构必须清晰、简明，便于阅读、理解和修改。
7.2.2方程组求解方程求解是选矿工艺流程计算过程中的关键问题。
根据选别工艺流程计算的特点，方程求解主要包括：线性方程组和矛盾方程组求解。
(1)线性方程组求解线性方程常用的求解方法很多，高斯主元素消元法是最常用的解法之一。
高斯主元素消元法的基本思想是：对方程组AX=B进行一系列的初等变换，以减少方程中的变量数，直到将原线性方程组AX=B转化为等价的倒三角形线性方程组A n X=B n，然后通过回代求解未知数。
即a11x1+a12x2+a13x3+...+a1n x n=b1a21x1+a22x2+a23x3+...+a2n x n=b2a31x1+a32x2+a33x3+...+a3n x n=b3: : : :a n1x1+a n2x2+a n3x3+...+a nn x n=b n(7-1)将方程式7-1中的常数项移至等式左边，则其增广系数矩阵为：a11a12 a13... a1n b1a21a22a23... a2n b2a31a32a33 ... a3n b3: : : :a n1a n2a n3... a nnb n(7-2)将式7-2中第2～第n行分别减去第1行×a ij/a11，可得：a111a112a113... a11n b110 a122a123... a12n b120 a132a133... a13n b13: : ….: :0 a1n2a1n3... a1nn b1n(7-3)再将第3～第n行分别减去第2行×a ij/a22，...如此变换至第n行止，可得： a111a112a113... a11n b110 a222a223... a22n b220 0 a333... a33n b33: : : :0 0 0 ... a n nn b nn(7-4)变换过程中，令R=a k-1ik/a k-1kk，则式7-4中元素可用以下通式表示：a k ij=a k-1ij－Ra k-1kj b ki=b k-1i－Rb k-1k式中，k为消元次数；i为行数；j为列数。
对式7-4采用回代法即可求出方程的解。
即nx n=b k n/a k nn x k=(a k-1k,n+1-Σa k-1kj x j)/a k-1kkj=k+1式中，k=n-1,n-2,...,3,2,1以上求解过程中，如果出现a i ii=0时，计算将无法进行，因此，在实际计算过程中，常采用选主元素消元法。
即在消去x k的一些系数之前，先从其对应的列中选出绝对值最大的系数为主元素，交换第k行和此主元素所在的行，然后按上述消元法消去x k的一些系数(k=1,2,...,n)，只要方程组的系数行列式不等于零，逐步选出的主元素都不等于零，消元过程一定能进行到底。
高斯主元素消元法的C语言函数参考源程序如下：a[i][j]:线性方程组的系数增广矩阵x[i]:线性方程组的解N:线性方程组方程式个数void gauss(void){int i,j,p,k;float T,R,eb;for(i=0;i<n;i++) x[i]=0.0;/*数组初始化*/for(k=0;k<n-1;k++){/*重复N-1次*/p=k;eb=a[k][k];for(i=k;i<n;i++)/*选绝对值最大的为主元素*/if(abs(a[i][k])>abs(eb)) {eb=a[i][k];p=i;}for(j=0;j<n+1;j++) {/*行交换*/T=a[k][j];a[k][j]=a[p][j];a[p][j]=T;}for(i=k+1;i<n;i++)/*消元变换*/{R=a[i][k]/a[k][k];if(a[i][k]==0) continue;for(j=k;j<n+1;j++)a[i][j]=a[i][j]-a[k][j]*R;}}x[n-1]=a[n-1][n]/a[n-1][n-1];/*回代过程*/for(k=n-2;k>=0;k--){for(j=k+1;j<n;j++) x[k]=x[k]+a[k][j]*x[j];x[k]=(a[k][n]-x[k])/a[k][k];}return;}(2) 矛盾方程组求解一般线性方程组，通常未知数的个数与方程式的个数相等。