计算机辅助设计
计算机辅助设计的历史演变
计算机辅助设计的历史演变计算机辅助设计（CAD）的历史演变是一个技术进步和创新不断推动的过程。
从最初的手工绘图到现代的数字化设计，CAD的发展经历了多个阶段，每个阶段都代表了技术的重大突破。
一、计算机辅助设计的起源与早期发展计算机辅助设计的历史可以追溯到20世纪50年代，当时计算机技术刚刚起步。
最早的CAD系统是为大型企业和研究机构设计的，主要用于复杂的工程计算和模拟。
这一时期的CAD系统功能有限，主要依赖于批处理方式运行，用户需要编写程序来描述设计意图。
1.1 早期的CAD系统最早的CAD系统包括MIT的"SAGE"项目和通用汽车的"DASH"系统。
这些系统主要用于飞机和汽车的设计，它们通过数字化手段提高了设计效率和精度。
然而，由于硬件成本高昂和操作复杂，这些系统并未得到广泛普及。
1.2 图形显示技术的发展60年代，随着图形显示技术的发展，CAD系统开始支持图形界面，使得设计师能够直观地看到设计结果。
这一时期，出现了如"Auto-Sketch"和"CADAM"等早期的交互式CAD系统，它们允许用户通过光笔或键盘输入来创建和修改设计。
二、交互式CAD系统的兴起与成熟70年代至80年代，随着个人计算机的普及和图形处理技术的进步，交互式CAD系统得到了快速发展。
这一时期的CAD系统不仅功能更加强大，而且操作更加友好，使得更多的设计师能够利用计算机进行设计工作。
2.1 交互式CAD系统的普及70年代末，随着苹果II和IBM PC等个人计算机的推出，CAD软件开始向个人用户转移。
这一时期，Autodesk公司的"AutoCAD"软件的问世，标志着CAD软件进入了一个新的时代。
AutoCAD以其易用性和强大的功能迅速占领市场，成为行业标准。
2.2 三维CAD的发展80年代，随着计算机处理能力的增强，三维CAD系统开始出现。
计算机辅助设计名词解释
计算机辅助设计名词解释
计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）是一种利用计算机技术辅助进行产品、工程等的设计和制造的新兴技术。
以下是一些与CAD相关的名词解释：
1. 三维建模（3D Modeling）：使用CAD软件进行物体的三维几何建模，包括曲面建模和实体建模两种方式。
2. CAD/CAM集成系统：将CAD软件和CAM软件相结合，实现从设计到加工制造的全过程自动化。
3. 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）: 用于存储和管理CAD数据的软件系统，可以对图形、文本、属性等数据进行有效的存储和管理。
4. 参数化设计（Parametric Design）：利用CAD软件的参数化功能，通过设定物体各部分的尺寸、形状、位置等参数来完成设计。
5. 自由曲面（Freeform Surface）：指没有明确规律的曲线或曲面，在CAD软件中可以通过绘制控制点等方式进行设计。
6. 数字化模型（Digital Model）：CAD软件中用于表示物体的三维数字模型，包括线框模型、表面模型和实体模型等。
7. 图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI）：CAD 软件中的操作界面，提供了可视化的操作界面和图形化的操作方式，使得用户可以方便地进行设计和编辑。
8. 特征建模（Feature Modeling）：通过CAD软件中的特征命令对物体进行分解和建模，以实现更加精细的设计和制造。
总之，以上这些名词是计算机辅助设计中常用的术语，了解这些术语有助于深入理解和掌握CAD技术。
计算机辅助设计
第1章计算机辅助设计概述1.1 计算机辅助设计的概念计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），它是计算机科学技术发展和应用中的一门重要技术。
所谓CAD技术，就是利用计算机快速的数值计算和强大的图文处理功能来辅助工程师、设计师、建筑师等工程技术人员进行产品设计、工程绘图和数据管理的一门计算机应用技术，如制作模型、计算、绘图等。
计算机辅助设计对提高设计质量，加快设计速度，节省人力与时间，提高设计工作的自动化程度具有十分重要的意义。
现在，它已成为工厂、企业和科研部门提高技术创新能力，加快产品开发速度，促进自身快速发展的一项必不可少的关键技术。
与计算机辅助设计（CAD）相关的概念有：CAE（Computer Aided Engineering ）：计算机辅助分析。
就是把CAD设计或组织好的模型，用计算机辅助分析软件对原设计进行仿真设计成品分析，通过反馈的数据，对原CAD设计或模型进行反复修正，以达到最佳效果。
CAM（Computer Aided Manufacture ）：计算机辅助制造。
就是把计算机应用到生产制造过程中，以代替人进行生产设备与操作的控制，如计算机数控机床、加工中心等都是计算机辅助制造的例子。
CAM不仅能提高产品加工精度、产品质量，还能逐步实现生产自动化，对降低人力成本、缩短生产周期有很大的作用。
把CAD、CAE、CAM结合起来，使得一项产品由概念、设计、生产到成品形成，节省了相当多的时间和投资成本，而且保证了产品质量（如图1-1所示）。
是图1-1 计算机辅助设计过程计算机辅助设计（CAD）技术是集计算、设计绘图、工程信息管理、网络通讯等计算机及其他领域知识于一体的高新技术，是先进制造技术的重要组成部分。
其显著特点是：提高设计的自动化AutoCAD 2007应用基础教程程序和质量，缩短产品开发周期，降低生产成本费用，促进科技成果转化，提高劳动生产效率，提高技术创新能力。
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。
什么是计算机辅助设计
什么是计算机辅助设计CAD技术在工程、建筑、制造、航空航天等领域得到广泛应用。
计算机辅助设计有以下几个主要特点：1.数字化设计：CAD技术将设计过程数字化，使设计师可以在计算机界面上创建、修改和操控设计对象。
相较于传统纸质设计，CAD技术提供了更丰富的工具和操作方式，使得设计过程更加高效。
2.实时反馈：CAD软件可以立即反馈设计修改的结果，设计师可以通过观察计算机屏幕上的模型实时查看设计结果。
这种实时反馈可以大大加快设计过程，减少错误和重复劳动。
3.精度与准确性：CAD软件能够以高精度生成和处理设计信息，几何形状、尺寸、比例等可以在计算机中精确控制。
设计师可以通过CAD技术在设计初期发现并解决设计问题，避免在实际制造或建造过程中出现问题。
4.数据交互与共享：CAD技术使用的通用文件格式（如DXF、DWG等）使得设计数据可以方便地在不同软件之间交互和共享。
多个设计师可以同时使用相同的设计数据，协作完成设计任务。
5.模拟和分析：CAD软件还可以进行模拟和分析，如强度分析、流体分析、热分析等。
设计师可以使用这些分析结果来改善设计方案，提高产品或建筑的性能。
CAD对于设计行业的影响巨大。
它提供了设计过程的快速迭代和精确控制，设计师能够更加专注于创造性的任务。
通过CAD技术，设计师可以更好地实现其设计理念，并更好地满足客户需求。
然而，CAD技术也带来了一些挑战。
首先，CAD软件和硬件的投入成本较高，尤其是需要处理大型数据模型的项目。
其次，CAD技术的使用需要一定的技术培训和经验，这对于一些设计师来说可能是一个障碍。
尽管如此，计算机辅助设计仍然是设计行业中不可或缺的一项技术。
随着计算机软硬件技术的不断发展，CAD技术也在不断创新和演进。
它将继续推动设计行业的发展，为设计师提供更强大、更灵活的工具，使设计过程更快速、更准确、更创新。
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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。
计算机辅助设计及制造技术
• （2）常用的数据排序算法和查找算法
•
1）数据的排序算法。
•
2）常用的查找算法。
•
3）数据的插值。
•
4）曲线拟合。
一、概 述
计算机辅助设计（CAD）利用计算机 软硬件技术辅助设计人员对产品、工程进 行分析计算、几何建模、模拟仿真、优化 设计、绘制工程图样等的管理、生成技术 文件等的方法技术。
1．计算机图形显示输出设备
计算机图形的显示与相应的显示设备 有密切的关系，显示器分辨率的高低对 图形的生成质量和真实感有直接的关系。
常见的显示设备如：阴极射线管显 示器、液晶显示器、等离子显示器等等。
输出设备通常包括：打印机、绘图 仪、头盔显示器等。
2．图形元素生成的基本原理
计算机图形学的实质就是通过计算机将数 据转换为图形，并在显示器上进行实时显示。
Oracle数据库是一种大型数据库系统，一 般应用于商业，政府部门，它的功能强大，能 够处理大批量的数据，在网络方面也用的非常 多。
第3章
计算机图形处理及建模技术
• 基本内容 • 1．计算机图形显示输出设备 • 2．图形元素生成的基本原理 • （1）图形元素生成的基本算法。 • （2）图形的几何变换。 • （3）图形真实感处理简介。 • 3．几何建模方法 • （1）线框建模。 • （2）表面建模。 • （3）实体建模。 • （4）边界表示法。 • （5）实体结构几何法（CSG法）。 • （6）特征建模。
(3) 网状结构
网状结构是多对多得结构关系，比树结构更为复 杂的一种非线性结构，它的每个节点可能有多个前趋， 也可能有多个后继，节点的联系是任意的，它的每条 边具有相应的含义及权值。
3.数据库系统及应用
(1) 数据库系统的基本概念及分类
计算机辅助设计
计算机辅助设计（CAD：Computer Aided Design）技术是以计算机、外围设备及其系统软件为基础，包括二维绘图设计、三维几何造型设计、有限元分析（FEA）及优化设计、数控加工编程（NCP）、仿真模拟及产品数据管理等内容。
随着Internet/Intranet网络和并行、高性能计算及事务处理的普及，异地、协同、虚拟设计及实时仿真也得到广泛应用。
一、CAD技术的产生及发展过程准备和酝酿时期（50－60年代初）CAD技术处于被动式的图形处理阶段。
1．蓬勃发展和进入应用时期（60年代）提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的发展和应用打下了理论基础。
60年代中期出现了许多商品化的CAD设备，60年代末，美国安装的CAD 工作站已达200多台，可供几百人使用。
2．广泛使用的时期（70年代） 1970年美国Applicon公司第一个推出完整的CAD系统。
出现了面向中小企业的CAD／CAM商品化系统。
70年代末，美国CAD工作站安装数量超过12000台，使用人数超过2．5万。
3．突飞猛进的时期（80年代）在这个时期，图形系统和CAD／CAM工作站的销售量与日俱增，美国实际安装CAD系统至1988年发展到63000套。
CAD／CAM技术从大中企业向小企业扩展；从发达国家向发展中国家扩展；从用于产吕设计发展到用于工程设计和工艺设计。
4．开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期（90年代）由于微机加视窗95／98／NT操作系统与工作站加Unix操作系统在以太网的环境下构成了CAD系统的主流工作平台，因此现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性。
图形接口、图形功能日趋标准化。
在CAD系统中，综合应用正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等技术大大提高了自动化设计的程度，出现了智能CAD新学科。
智能CAD把工程数据库及其管理系统、知识库及其专家系统、拟人化用户接口管理系统集于一体，形成如图1示所示的结构。
7常用计算机辅助设计软件简介3篇
7常用计算机辅助设计软件简介1. AutoCADAutoCAD 是一款由 Autodesk 公司开发的计算机辅助设计软件。
该软件可用于创建 2D 和 3D 图形，支持多种绘图工具和绘图模式，并拥有强大的编辑和修改功能。
AutoCAD 是建筑、机械、土木工程和室内设计等行业的主要使用软件之一。
2. SketchUpSketchUp 是一款 3D 建模软件，是 Trimble 公司旗下的产品。
SketchUp 不仅易学易用，还提供了丰富的工具和模板，用户可以从已有的 3D 模型库中选择模型，或自己设计模型。
该软件适用于建筑、景观设计等领域。
3. SolidWorksSolidWorks 是一款机械设计和制造软件，由 Dassault Systèmes 公司开发。
SolidWorks 旨在帮助用户快速、高效地创建机械设计图纸和 3D 模型。
该软件适用于机械、工业、汽车和航空等相关领域。
4. CATIACATIA 是一款广泛使用的计算机辅助设计软件，由Dassault Systèmes 公司开发。
CATIA 的主要功能是实现复杂产品的设计、分析、模拟和制造。
它支持多种设计和工程工具，如绘图、CAD、CAM、CAE 和 PLM 等。
该软件适用于航空、汽车、工业和机械等行业。
5. RevitRevit 是一种专业的 BIM（Building InformationModeling）软件，由 Autodesk 公司开发。
BIM 是一种基于建筑信息模型的综合工具，可以为建筑师、施工人员、工程师和建筑经理提供开发、设计和管理建筑项目的能力。
Revit 易于使用，支持多种绘图和建模工具，适用于建筑、土木工程和室内设计等领域。
6. Pro/EngineerPro/Engineer 是一种 3D CAD 软件，由 PTC 公司推出。
它具有强大的 3D 建模、分析和制造功能，适用于机械、航空、汽车和工业等领域。
计算机辅助设计
计算机辅助设计：Computer Aided Design。简称 为CAD。
计算机辅助设计与制图：Computer Aided Design And Drafting。简称为CADD
计算机辅助制造：Computer Aided Made。简称 为CAM。
计算机辅助设计与制造：Computer Aided Design And Made。简称为CAD/CAM。
PRO/E MDT
CAXA PROTEL
CORELDRAW
AUTOCAD 1.0版 1982年12月 AUTOCAD 1.1版 1983年1月 AUTOCAD 1.4版 1983年10月 AUTOCAD 2.0版 1984年1月 AUTOCAD 2.17版 1985年4月 AUTOCAD 2.18版 1985年11月 AUTOCAD 2.50版 1986年6月 AUTOCAD 2.60版 1987年4月 AUTOCAD R9.0、10.0、11.0版 1989年
~1992 AUTOCAD R12版 1992年8月 AUTOCAD R13版 1994年11月 AUTOCAD R14版 1997年1月 AUTOCAD R2000版 1999年 AUTOCAD R2002版 2001年
特点
AUTOCAD是一种通用的计算机辅助设计 软件，它能根据用户的指令迅速而准确地绘 制出所需要的图形，具有易于校正错误以及 大批量修改图形而无需重新绘制的特点，并 能输出清晰、准确的图纸，是手工绘图根本 无法比拟的一种高效设计绘图工具软件。
⑥ 正等轴测图功能 在工程制图中，人工绘 制正等轴测图是非常困难的事，CAD提供了 正等轴测图绘图环境，用CAD能高速、准确 的完成各类复杂正等轴测图的绘制。
主要功能
计算机辅助设计
计算机辅助设计
计算机辅助设计是指通过计算机软件和工具辅助进行各种设计活动的过程。
它利用计算机的强大计算能力和图形处理功能，能够提高设计师的工作效率和设计质量。
计算机辅助设计广泛应用于建筑设计、工业设计、平面设计等领域。
计算机辅助设计的一个重要任务是将设计师的创意通过计算机软件转化为数字模型。
设计师可以通过计算机辅助设计软件进行草图绘制、三维建模、材料选择等操作，这些功能可以帮助设计师快速地将想法转化为可视化的形式。
在传统设计过程中，设计师需要手工绘制大量的草图和模型，而使用计算机辅助设计可以极大地简化这个过程，同时还可以实现更精确的设计。
另一个重要的功能是计算机辅助设计可以提供设计方案的评估和优化。
设计师可以通过计算机模拟和仿真来预测设计方案的性能和效果。
例如，在建筑设计中，设计师可以使用计算机软件模拟建筑物的能源消耗、采光效果等，从而优化建筑物的整体设计。
通过这种方式，设计师可以更好地掌握设计的细节和效果，从而做出更合理和完善的设计方案。
此外，计算机辅助设计还可以提供更好的团队协作和沟通机制。
设计师可以将设计方案通过计算机辅助设计软件进行文件共享和在线协作，从而方便不同角色的设计师共同参与和交流。
这种协作机制可以极大地提高设计团队的工作效率和设计质量。
总的来说，计算机辅助设计是利用计算机软件和工具辅助进行设计活动的过程。
它可以帮助设计师转化创意为数字模型，进
行设计方案的评估和优化，提供团队协作和沟通机制。
计算机辅助设计在提高设计效率和质量方面发挥了重要作用，是现代设计领域不可或缺的工具之一。
什么是计算机辅助设计
什么是计算机辅助设计计算机辅助设计（CAD）是一种利用计算机硬件和软件来辅助实现各种工程设计、图形和模型的过程。
它的应用领域广泛，涵盖了建筑、机械、电子、航空、汽车以及其他工程领域。
通过使用CAD，设计师可以更加高效地进行设计工作，提高设计质量和准确性。
本文将介绍计算机辅助设计的定义、历史发展、应用范围以及优势。
一、定义和历史发展计算机辅助设计是指将计算机技术应用于设计领域，借助计算机软件和硬件设备进行各类工程设计、图形和模型的创作与演示。
CAD的出现和发展可以追溯到上世纪60年代，当时的CAD系统仅仅是一个基本的几何图形绘制和编辑工具。
随着计算机技术的飞速发展，CAD系统功能不断增强，逐渐扩展至三维造型、动态模拟、流程管理等多个方面。
二、应用范围计算机辅助设计在各个工程领域都得到了广泛应用，下面将列举几个常见的应用范围：1. 建筑设计：计算机辅助设计在建筑设计中起到了至关重要的作用。
通过CAD系统，建筑师可以绘制平面图、立体图、施工图等，帮助他们更好地进行设计和布局，提高建筑设计的准确性和效率。
2. 机械设计：CAD系统在机械设计中的应用也非常广泛。
通过CAD软件，机械工程师可以精确地进行各种零件的设计和装配，分析和优化产品的结构和性能。
3. 电子设计：在电子设计领域，CAD系统也是必不可少的工具。
通过CAD软件，电子工程师可以设计电路板、布线和元器件的排列等，提高电子产品的可靠性和性能。
4. 航空航天：CAD系统在航空航天工程中扮演着重要的角色。
通过CAD软件，工程师可以设计飞机和航天器的结构，模拟飞行过程，进行性能分析和优化。
5. 汽车设计：汽车制造商也广泛使用CAD系统进行汽车设计和制造。
通过CAD软件，设计师可以进行汽车外观和内饰设计，优化车身结构，提高汽车的安全性和性能。
三、优势和意义计算机辅助设计带来了许多优势和意义，包括：1. 提高效率：使用CAD系统能够加快设计师的工作速度，减少手工绘图的时间和努力。
计算机辅助设计
计算机辅助设计计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）是指利用计算机技术和相应的软件工具来辅助进行产品设计、建筑设计、工程设计等创作过程的方法。
随着科技的不断进步，计算机辅助设计在各个领域中起着越来越重要的作用。
本文将探讨计算机辅助设计的意义、应用领域以及其带来的好处。
一、计算机辅助设计的意义计算机辅助设计的出现是人类智慧的结晶，它通过引入计算机和相关软件，使传统的手工绘图方式向数字化、自动化方向发展。
计算机辅助设计的意义主要体现在以下几个方面：1. 提高设计效率：计算机辅助设计借助各种设计工具，能够快速完成设计任务，大大提高了工作效率。
与传统手工绘图相比，它能够节省大量的时间和精力。
2. 准确性和精确性：计算机辅助设计能够消除传统手工绘图中的误差和瑕疵，确保设计结果的准确性和精确性。
设计者只需输入正确的参数和数据，计算机就能够准确地绘制出图形和模型。
3. 可视化呈现：计算机辅助设计可以将设计结果以图形、模型或动画的形式直观地展现出来，使设计者和客户更直观地了解设计方案，减少了沟通的障碍。
4. 重复利用和修改便捷：计算机辅助设计允许设计者对已完成的设计文件进行编辑和修改，可以快速创建新的设计，实现多次重复利用，提高了工作效率和设计质量。
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，包括但不限于以下几个领域：1. 工业制造：计算机辅助设计在汽车设计、机械制造、航空航天等领域中得到广泛应用。
利用CAD软件可以快速设计出复杂的零部件和装配体，提高制造效率和产品质量。
2. 建筑设计：计算机辅助设计在建筑设计与规划中起到了重要的作用。
通过CAD软件，建筑师可以方便快捷地设计楼房的平面布局和立体效果图，为工地施工提供准确的图纸和模型。
3. 电子电路设计：计算机辅助设计在电子电路设计中应用广泛。
通过CAD软件，可以绘制出电路图、布板和模拟分析等，提高了电路设计的效率和可靠性。
计算机辅助设计概念
计算机辅助设计概念《计算机辅助设计概念》一、计算机辅助设计概述计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）是利用计算机系统进行工程设计的一种技术。
经过数百年的发展和研究，CAD 已经成为主流的工程设计和施工方案编制方式。
CAD软件通过提供用户友好的图形界面和图形编辑功能，使用户能够以比传统设计方法更精确和高效的方式对工程方案进行设计和修改。
二、计算机辅助设计的应用计算机辅助设计可以应用于各行各业。
在机械设计方面，CAD软件能够帮助用户绘制准确的二维和三维模型；在建筑设计方面，CAD 软件可以用于绘制建筑物的整体外观、室内设计、室外景观设计以及装饰设计等。
此外，CAD软件还可以用于纺织服装设计、印刷设计、包装设计和印刷机制造等行业的设计。
三、计算机辅助设计的优势1、快速编制设计方案：CAD软件能够帮助用户快速编制准确的设计方案，大大节省了时间和费用。
2、有效控制设计成本：CAD软件能够帮助用户准确测量设计图并计算所需材料的数量，从而更有效地控制设计成本。
3、提高设计质量：CAD软件支持多种精确的图形编辑功能，使用户能够更轻松地制作出高质量的设计图。
4、改善团队协作：CAD软件可以支持多人协同设计，从而改善团队协作。
四、计算机辅助设计的不足1、成本较高：CAD软件一般会比传统的设计手段要贵。
2、需要完善的技术支持：使用CAD软件需要技术人员支持，如果CAD技术不够完善，会影响到设计的准确度和效率。
3、较难理解复杂的图形：CAD软件能够制作出精确的图形，但是复杂图形可能会让用户难以理解。
4、软件运行问题：由于CAD软件使用较多的计算机资源，在安装和运行过程中可能出现系统性问题，从而影响正常的设计工作。
计算机辅助设计
图4-b
滚筒式绘图机
4. 图形显示设备
图形显示器，它像一个窗口，使设计者能及时了解人机间的信 息交互情况。 图形显示器不但能显示字符信息，而且能随时显示所设计的图 形，并能让用户对这些图形进行增、删、改、移动等交互操作，因 此它不单纯是被动地显示图形，而且是一种交互式的图形显示。 目前，计算机图形显示器一般都是采用阴极射线管（CRT）作 为显示设备。
图2-a CAD系统的硬件
由上图可见，CAD系统所用的硬件一般包括：
计算机主机及外围设备 图形输入设备 绘图输出设备 图形显示设备
1. 计算机主机及外围设备
计算机主机及外围设备是CAD系统硬件的重要组成部分。 它包括：
● ●
计算机主机
外存储器 ● 计算机网络
●
计算机主机
中央处理器（CPU） 主存储器（或称内存）
随着CAD技术的发展，性能提高，价格降低， CAD开始在设计领域全面普及，成为必不可少的设计工具。
全面普及阶段
20世纪 90年代
1.3 CAD 的功能及CAD设计的特点
CAD技术的主要应用有以下几方面：
► 科学计算与分析
能进行各种复杂的设计计算、性能分析以及评价经 济；
► 工程分析
常见的分析有：有限元分析、优化设计、可靠性设 计、运动学及动力学分析等。此外，针对某个具体设计对 象还有它们自己的工程分析问题,如注塑模设计中要进行塑 流分析 、冷却分析 、变形分析等 。
► 数据处理
有完善的数据库系统，能对设计、分析、绘图等所使用的大量 数据进行存取、查找、比较、综合等处理；
► 编制设计文档或生成报表
能制订各种技术文件，如文档制作、编辑及文字处理等。
CAD设计具有如下主要特点：
计算机辅助设计的英文缩写
计算机辅助设计的英文缩写计算机辅助设计的英文缩写是CAD，即Computer-Aided Design。
计算机辅助设计是应用计算机技术来协助人们进行设计的一种工具。
它的出现打破了传统手工绘图的局限，使设计变得更加快捷、精确和有效。
计算机辅助设计广泛应用于建筑、机械、电子、航空等领域，成为现代工业生产和制造的重要组成部分。
计算机辅助设计的应用范围非常广泛，可用于建筑设计、机械制造、电子电器、图形影像、航空航天、汽车工程等各个领域。
在建筑设计中，计算机辅助设计能够帮助设计师快速绘制平面图、立面图和剖面图等。
在机械制造中，计算机辅助设计可以协助制造工人进行零件的三维建模和制图。
在电子电器领域，计算机辅助设计可用于协助设计电路图和电子元器件的布局。
在图形影像方面，计算机辅助设计可以制作3D动画和视频特效。
在航空航天和汽车工程领域，计算机辅助设计可以协助设计者进行飞船和汽车的结构设计和分析。
计算机辅助设计的优点在于可以提高设计效率，减少错误和返工的可能性，同时还能够协助设计者进行复杂的设计和分析。
另外，计算机辅助设计还能够将各种计算机辅助工具集成在一起，形成一个统一的设计平台，并且可以自动进行多项计算和优化，大大加快了设计的速度和精度。
计算机辅助设计的功能无穷无尽，其核心是CAD软件。
目前市面上常见的CAD软件有AutoCAD、SolidWorks、CATIA、Creo、Pro/ENGINEER等。
这些CAD软件在功能上各有特色，并且还可以根据不同行业和应用领域进行定制，满足用户的各种需求和要求。
总之，计算机辅助设计是一种不可缺少的工具，已经成为现代工业生产和制造的基础设施之一。
它为设计师们带来了极大的便利和效益，并且在未来的发展中，计算机辅助设计还将以更加高效、快捷、智能的方式为我们的生产和制造带来更多的创新和改变。
计算机辅助设计
计算机辅助设计计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）是使用计算机技术来辅助进行设计、绘图和建模的过程。
它的出现极大地提高了设计效率和质量，并在各个领域得到广泛应用。
本文将就计算机辅助设计的定义、应用领域、工具和发展趋势进行探讨。
一、定义和概述计算机辅助设计指的是借助计算机软件和硬件设备来进行各种设计任务的过程。
它以代替传统的手工绘图和设计为目标，提供了更加高效、精确和灵活的设计方法。
计算机辅助设计可以应用于建筑设计、工业制造、电子电器、土木工程等多个领域，不仅仅是绘图，还可以进行3D建模、仿真分析、虚拟现实等功能。
二、应用领域1. 建筑设计：CAD软件可以帮助建筑师进行平面设计、立体设计和施工图纸的制作。
通过CAD技术，设计师能够更加方便地进行设计方案的修改、交流和展示，提高了设计效率和质量。
2. 机械制造：CAD软件在机械制造领域的应用非常广泛。
例如，可以使用CAD软件进行零件设计、装配设计和工艺规划。
通过CAD技术，工程师可以更加准确地分析零件的结构和运动性能，提高产品的质量和可靠性。
3. 电子电器：CAD软件在电子电器设计中起到重要的角色。
例如，可以使用CAD软件进行电路设计、印刷电路板（PCB）设计和电子元件的布局。
通过CAD技术，设计师可以更加方便地优化电路性能、提高电器设备的可靠性。
4. 土木工程：CAD软件在土木工程领域的应用也非常广泛。
例如，可以使用CAD软件进行道路设计、桥梁设计和管道设计。
通过CAD技术，工程师可以更加准确地分析土木结构的承载能力和安全性。
三、工具和软件1. AutoCAD：AutoCAD是最常用的CAD软件之一，广泛应用于建筑、机械、电子等领域。
它具有强大的绘图和建模功能，支持2D和3D设计，可以生成高质量的设计图纸和模型。
2. SolidWorks：SolidWorks是一款专为机械设计和制造工程师开发的CAD软件。
它具有强大的建模、装配和仿真分析功能，可以帮助工程师完成从草图到产品的全过程设计和优化。
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。
计算机辅助设计对设计的意义
计算机辅助设计对设计的意义计算机辅助设计，简称CAD，是指利用计算机技术来辅助进行设计工作的一种方法和工具。
它通过计算机软件和硬件的协同作用，为设计师提供了更加高效、精确和便捷的设计方式。
计算机辅助设计对设计工作具有重要意义，它不仅提高了设计效率，还提升了设计质量，使得设计师能够更好地表达和实现自己的创意。
计算机辅助设计大大提高了设计效率。
传统的手工设计需要设计师耗费大量的时间和精力进行纸上设计，然后再进行修改和调整。
而通过CAD软件，设计师可以在计算机上进行设计，实现快速绘制、修改和调整，大大节省了设计时间。
设计师可以利用软件中的各种自动化功能，如自动标注、自动尺寸、自动拓扑等，快速完成设计任务。
此外，CAD软件还具有快速搜索和替换功能，使得设计师能够方便地查找和修改设计中的元素，进一步提高了设计效率。
计算机辅助设计提升了设计质量。
传统手工设计容易出现尺寸不准确、比例不协调等问题，而CAD软件可以通过精确的计算和绘制，保证设计的准确性和一致性。
设计师可以利用CAD软件中的各种辅助工具，如对称绘制、约束条件、标准图块等，确保设计的稳定性和可靠性。
此外，CAD软件还可以提供设计模板和预置图元，使得设计师能够更好地借鉴和应用先进的设计理念和经验，提升设计的创新性和实用性。
计算机辅助设计还可以更好地表达和实现设计师的创意。
CAD软件提供了丰富多样的绘图工具和效果展示功能，设计师可以通过各种视图、渲染和动画效果，将自己的设计想法直观地展现给他人。
CAD 软件还支持多种设计文件格式的导入和导出，使得设计师能够与其他设计师或者工程师进行更好的协作和交流。
设计师可以通过CAD 软件中的虚拟现实和增强现实技术，将设计实体化和场景化，使得设计更加直观和可理解。
总的来说，计算机辅助设计对设计的意义是多方面的。
它提高了设计效率，节省了时间和精力；提升了设计质量，保证了准确性和稳定性；更好地表达和实现了设计师的创意，使得设计更具吸引力和可理解性。
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③ 基于特征的设计 特征设计是用易于识别的、包含加工信息的几何单元(如孔、
槽，倒角等)来取代以往设计中所用的纯几何描述(如直线、圆 弧等)。
与传统的机械设计相比，CAD技术都有着巨大的优越性。
主要表现在： ① CAD可以提高设计质量。 ② CAD可以节省时间，提高生产率。 ③ CAD可以较大幅度地降低成本。 ④ CAD技术将设计人员从繁琐的计算和绘图工作中解放出
来，使其可以从事更多的创造性劳动。
（2）计算机辅助设计的研究热点及展望 CAD技术现今及将来会在以下几方面进行重点研究，并将
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
动态 数据库
图1-6
由图1-6可知，一个智能CAD系统由以下几个部分组成： ① 知识获取，用来获取来自领域专家的知识；
② 知识库，用来存放各种知识，工作时与推理机交换信息； ③ 自学习机，在推理过程中进行学习，将得到的新知识不断充 实知识库，并删除知识库中过时的知识； ④ 人机界面，是用户与系统的接口； ⑤ 绘图和文件编写，从中间数据库获取结果数据，采用交互或 自动化的方式产生图样和设计文件； ⑥ 动态数据库，存放推理过程的中间结果、用户输入信息及最 终结果； ⑦ 推理机是整个系统的核心，其任务是将输入要求与知识库相 匹配，触发适用的规划，使有关结论得到执行。推理机要对各 组成部分实现控制，解决各结论之间的矛盾，对设计结束进行 评价和决策，最后得到最佳设计结果； ⑧ 分析计算部分，用各种程序进行计算和分析，给推理机提供 定量的评价和决策数据； ⑨ 设计资料数据库，存放大量的设计标准和参考资料，用来支 持分析计算、评价及决策过程。
但专家系统具有两个缺陷： ①知识获取的“瓶颈”。 专家系统的智能水平很大程度取决于知识的数量和质量， 而实际工程设计中涉及的因素很多，很难建立一个完整全面的 关系模型。有些专家的经验知识、感性知识和潜意识里运用的 设计知识，要归纳和描述成计算机程序或基于规则的知识形式 非常困难，甚至不能实现。即使能用计算机程序来描述专家的 设计知识，相应的知识库也必然十分庞大，构造和维护非常不 易。 ②推理能力相对较弱。 专家系统的本质特征是基于规则的推理思维，由于逻辑推 理理论还不完善，推理方法简单，控制策略不灵活，当多个设 计专家的知识间发生矛盾或获取的知识间夹杂有很大干扰时， 容易出现匹配冲突、组合爆炸及无穷递归等问题，使专家系统 的处理能力受到很大影响。
① 建立完备的产品设计数据库。产品设计数据库是用来存 储设计某类产品所需的各种信息，如标准、规范、公式等。
② 建立完备的应用程序库。即将解决某一类工程设计问题 的通用及专用设计程序，如优化程序、有限元程序等。
③ 建立多功能交互式图形库。利用图形库可以进行二维及 三维图形的信息处理，能在此基础上绘制工程设计图，建立标 准件库、零部件库等图形处理工作。
⑥ 装配设计和管理 装配设计是指系统能够同时完成产品或装配部件的设计，
而不是个别零件的设计。 由于涉及到许多零件的装配关系，装配设计需要考虑的因
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。
专家系统擅长符号处理和逻辑推理，特别适合于解决自动 计算、问诊和启发式推理等基于规则的问题。专家系统具有强 大的解释功能，对设计推理过程和结果作出解释，这种推理过 程的透明性有利于设计人员理解和使用系统的设计结果。
专家系统的知识库和推理机为系统的两大组成部分。知识 库的丰富和修正，不会涉及推理机的程序体，这使系统扩充方 便。
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
系统。在这种系统中，设计师可利用计算机，经过运动、动力、 应力分析，确定零部件的合理结构形状，自动生成工程图样文 件，存放在数据库中。再由CAD/CAM系统对数据库中的图形 数据文件进行工艺设计及数控加工编程，并直接控制数控机床 去加工制造。
⑧ 面向对象的设计方法 面向对象方法是分析问题和解决问题的新方法。其基本出发
点就是尽可能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析和解 决问题。
客观世界是由许多具体的事物或事件、抽象的概念、规则 等组成的，我们将所要研究的事、物、概念等都称为对象。面 向对象的方法正是以对象作为最基本的元素，作为分析问题、 解决问题的核心。
参数化设计可以大大提高模型的生成和修改速度，在产品的 系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应 用价值。
② 智能CAD 智能CAD是指通过运用专家系统、人工神经网络等人工智
能技术使在作业过程中具有某种程度人工智能的CAD系统。 专家系统是一个能在某个特定领域内，用人类专家的知识、
经验和能力去解决该领域中复杂困难问题的计算机程序系统。 专家系统不同于通常的问题求解系统，其基本思想是使计
术
理 经网络
论
基于神经网络专家 系统的智能设计系统
两个应用分支
不同特点的智能设计系统
①专家系统（Expert System——ES） 专家系统是一种计算机程序，是基于知识的智能程序，是
以专家的水平来完成一些重要问题的计算机应用系统。 专家系统的知识库存有相当数量的权威性知识，系统能运
用这些知识解决特定领域的实际问题、或模拟专家运用这些知 识通过推理作出智能决策。
计算机最佳结合点。
CAD的过程为：先进行设计方案构思、工作原理拟定等创
造性的思维活动
然后将设计思想、设计方法经过综合、
分析，转换成计算机可以处理的数学模型
最后编写能解
析这些模型的计算机程序。
计算机辅助设计包括的内容很多，如优化设计、有限元分析、 计算机仿真、计算机绘图等。
在计算机辅助设计工作中，计算机的任务实质上是进行大量 信息的加工、管理和交换。在CAD作业过程中，逻辑判断、科 学计算和创造性思维是反复交叉进行的。一个完整的CAD系统， 应在设计过程中的各个阶段都能发挥作用。而要实现这一点， 就必须具备以下三个条件：
智能CAD系统 =
⇕
能进行创造性设计、 具有自学习功能、不 断地总结成功经验
人工智能原理 +
⇕
CAD技术
⇕
具有众多领域 内专家的个人 经验、知识
具有丰富的机构 设计公有知识、 设计数据资料
智能CAD系统应具有下面的三个功能： ① 该系统能智能地支持设计者，即在知识库的支持下，系统 具有搜索、推理决策的能力，包括理解设计者的意图、设计条 件和约束，提出各种可行的设计方案及结构，能正确解释设计 者提出的问题，查找并改正设计错误。这就要求系统具有一个 内容丰富的知识库和一个进行理解推理和决策的模块。
实际应用中对象是人们要进行研究的“任何事物”。从最
简单的整数到极其复杂的自动化工厂都可以看作对象。对象的 概念是广义的,不仅能表示具体的实体，也能表示抽象的规则、 计划或事件。在CAD/CAM系统中，所定义的对象可以是用来 描述几何模型的点、线、面等，也可以是用来描述加工过程的 零件模型、加工特征、刀具类型、刀位指令等等。
算机的工作过程能尽量模似领域专家解决实际问题的过程。专 家系统在CAD作业中适时给出智能化提示，告诉设计人员下一 步该做什么，当前设计存在的问题，建议解决问题的途径；或 模拟人的智慧，根据出现的问题提出合理的解决方案。
专家系统是基于知识的系统，专家系统技术是知识获取、处
理和运用的技术。知识工程是专家系统技术的基础。专家系统 通常由知识库、推理机、知识获取系统、解释机构和一些界面 组成。
人工神经网络具有下列特征： a.它包含大量的人工神经元，提供了大量可供调节的变量； b.信息是分布式存储的，从而提供了联想与全息记忆的能力； c.具有高度的自适应能力，高度的容错能力，很强的计算能力
以及自组织能力。
人工神经网络已在语音识别、模式分类、自动控制等领域取 得了比较成功的应用，在工程设计中的应用正在不断地研究发 展，如基于人工神经网络的机械设计领域知识表达方法的研究， 智能系统的知识自动获取、基因遗传算法的原理在机械工程中 的应用。
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。
特征是构造零件的最基本的单元要素，它们能以较高的抽 象级别、不需要解释的方式来标示一个产品。它既反映零件的 几何信息，又反映零件的加工工艺特征信息。
例如，对孔的设计，非特征的系统常采用圆柱体与某个实
体进行逻辑运算来实现，计算机仅仅知道哪些部分没有材料而 已，并不能“认识”哪是一个孔。对基于特征的设计系统，孔 是一个特征，具有直径、长度、公差、表面粗糙度、位置等属 性，并包括它在装配图中的情况,每一个特征基本上对应一组加 工制造方法。
取得进展。 ① 参数化设计 用CAD方法开发产品时，零件设计模型的建立速度是决定整
个产品开发效率的关键。 产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验
证、性能分析和数控编程之后才能确定，这就希望零件模型具 有易于修改的柔性。