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。
计算机辅助设计岗位职责
计算机辅助设计岗位职责
计算机辅助设计师是一种专门从事计算机辅助设计工作的职业，职责包括但不限于以下内容：
1、根据客户要求及相关标准要求，独立完成产品的数学模型、
技术图纸、工艺流程布局等的制作，并通过计算机进行优化设计；
2、负责计算机软件操作规范化、标准化，及时修正软件操作缺
陷与错误；
3、将产品的三维模型转换成二维图形并配以文字说明，制作压力、弯曲、拉伸等性能测试图；
4、协助相关工程师进行产品专业化的设计，对常规工艺与工艺
改进进行提供建议；
5、对文档进行管理和归档，保证信息的可靠性和及时性，以方
便生产、维修及研发工程师等工作操作；
6、负责维护计算机辅助设计软件，编写自动化软件程序，提高
计算机技术水平，并针对产品开发中出现的问题进行技术支持；
7、有必要时，协调并跟踪供应商的设计与技术文件，以保证产
品质量；
8、进行管理，协调、指导、培训新员工，并参与制定部门的制
度与规章制度。
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。
计算机辅助设计实验报告
计算机辅助设计实验报告计算机辅助设计实验报告引言：计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）是指利用计算机技术进行设计、绘图和分析的过程。
它可以大大提高设计效率和准确性，广泛应用于各个领域，如建筑、机械、电子等。
本实验旨在通过实际操作，探索计算机辅助设计的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是让学生掌握CAD软件的基本操作和应用技巧，培养学生的设计思维和创新能力。
具体的实验目标包括：1. 熟悉CAD软件的界面和基本工具；2. 掌握CAD软件的绘图、编辑和修改功能；3. 学会使用CAD软件进行三维建模和渲染；4. 运用CAD软件解决实际设计问题。
二、实验内容1. CAD软件的安装和配置；2. CAD软件的基本操作：绘图、编辑、修改；3. CAD软件的高级功能：三维建模、渲染；4. CAD软件在实际设计中的应用。
三、实验步骤1. 安装CAD软件并进行配置。
根据实验指导书提供的安装包和教程，完成软件的安装和配置工作。
2. 学习CAD软件的基本操作。
通过实际操作，学习CAD软件的界面布局、工具栏功能、快捷键等基本操作技巧。
3. 进行绘图实验。
根据实验指导书提供的绘图要求，使用CAD软件进行绘图，并进行相应的编辑和修改。
4. 学习CAD软件的高级功能。
通过实际操作，学习CAD软件的三维建模和渲染功能，探索其在设计中的应用。
5. 进行实际设计应用实验。
根据实际设计问题，使用CAD软件进行设计和分析，并得出相应的结论。
四、实验结果与分析在进行实验过程中，我们成功完成了CAD软件的安装和配置，并熟练掌握了CAD软件的基本操作和高级功能。
通过绘图实验，我们能够快速、准确地完成各种图形的绘制，并进行相应的编辑和修改。
在三维建模和渲染实验中，我们能够将平面图形转化为立体模型，并进行真实感渲染，使设计更加生动、逼真。
在实际设计应用实验中，我们选择了一个建筑设计项目作为案例。
通过CAD软件，我们能够将设计师的想法快速转化为图纸，并进行分析和评估。
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。
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。
计算机辅助设计
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。
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。
计算机辅助设计(CAD)
1.2 CAD在土木工程中的 应用
PMCAD可绘制各种类型结构的结构平面图和楼板配筋图， PMCAD还可以作砖混结构和底层框架上层砖房结构的抗震分析 验算。同时，PMCAD还能够用来统计结构工程量，并以表格形 式输出。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
2）PK模块 PK模块则是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与
施工图绘制软件，PK模块具有二维结构计算和钢筋混凝土梁柱 施工图绘制两大功能。
PK模块本身提供一个平面杆系的结构计算软件，适用于工 业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、 排架结构、剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁结构、拱形 结构等。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
在整个PKPM系统中，PK承担了钢筋混凝土梁、柱施工图辅 助设计的工作，可为用户提供四种方式绘制的梁、柱施工图。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
整座建筑的设计应包括建筑、结构、给水排水、暖气通风、 通信、供电、电梯等设备以及装修等各协作专业的设计集成，称 为建筑集成化设计体系。
现在国际上先进的建筑集成化计算机辅助设计系统（CAAD） 具有资料检索（信息库的建立与管理）、科学计算、绘图与图形 显示、仿真模拟、综合分析、评价优化以及咨询决策等方面的基 本功能。它的工作范围包括可行性研究、总体规划、初步设计、 技术设计、施工图绘制、设计文件以及工程造价预测与分析的全 过程。
图12-2 PKPM建模
1.2 CAD在土木工程中的 应用
1）PMCAD模块 结构平面计算机辅助设计软件（PMCAD）是整个PKPM软
件的核心，它采用人机交互方式，引导用户逐层对要设计的结 构进行设置，建立起一套描述建筑物整体结构的数据，如图123所示。
图12-3 PM软件界面
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。
计算机辅助设计的技术运用
计算机辅助设计的技术运用
计算机辅助设计（CAD）是一种利用计算机技术辅助进行设计和绘图的方法。
CAD技术在许多领域广泛应用，如建筑设计、机械工程、电子电气工程等。
下面是CAD技术的一些常见运用：
1. 三维建模：CAD可以使用三维建模技术创建真实且可视化的对象模型。
这种技术可以对设计进行更全面的评估和分析，如材料、结构和装配等。
2. 智能化设计：CAD可以利用智能化设计功能辅助设计师进行设计。
例如，CAD软件可以自动检测设计错误或冲突，并提供相应的建议和修复措施。
3. 虚拟仿真：CAD可以将设计模型导入虚拟仿真软件中进行测试和验证。
这样可以在实际生产之前发现潜在问题，并提前进行改进和优化。
4. 自动化生成：CAD可以利用程序和算法自动生成设计图纸和文件。
这大大减少了手工绘图的工作量，提高了设计效率和准确性。
5. 数据管理：CAD可以帮助管理和维护大量的设计数据。
通过CAD软件提供的数据管理功能，设计团队可以方便地共享、存档和追踪设计文件。
6. 数字化制造：CAD可以直接与数字化制造设备和系统进行连接，实现直接从设计到生产的过程。
这样可以提高生产效率、减少错误和浪费。
总的来说，CAD技术的运用大大提高了设计效率和质量，并促进了设计与制造的无缝衔接。
通过CAD，设计师可以更快速、准确且可靠地进行设计，推动了各种工程领域的发展。
计算机辅助设计课程设计
计算机辅助设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解计算机辅助设计的概念，掌握基本的CAD软件操作界面及工具使用；2. 学习并掌握CAD绘图的基本命令，如绘制直线、圆、矩形等基本图形；3. 了解并掌握CAD软件中的图层管理、尺寸标注、文字注释等功能；4. 掌握运用CAD软件进行三维模型构建和渲染的基本方法。
技能目标：1. 能够运用CAD软件独立完成二维图形的绘制；2. 学会利用CAD软件进行简单机械零件的三维建模和渲染；3. 培养学生的空间想象能力，提高解决问题的实践技能；4. 学会与团队成员协作，共同完成设计项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机辅助设计技术的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨细致的工作态度，提高审美观念；3. 增强学生的团队协作意识，培养良好的沟通能力；4. 引导学生关注计算机辅助设计在工业、建筑等领域的应用，拓展视野。
本课程针对初中年级学生，结合学科特点，注重实践操作，以培养学生的动手能力和创新能力为核心。
通过本课程的学习，使学生掌握基本的计算机辅助设计技能，为未来进一步学习相关专业知识和技能打下坚实基础。
同时，课程目标明确，便于教师进行教学设计和评估，确保教学效果。
二、教学内容1. 计算机辅助设计概述- CAD概念及发展历程- CAD软件的分类及特点2. CAD软件操作基础- 软件安装与界面认识- 常用工具栏和菜单功能介绍- 基本操作命令学习（如新建、打开、保存等）3. 二维图形绘制- 基本图形绘制命令（直线、圆、矩形等）- 图层管理及设置- 尺寸标注和文字注释- 二维图形编辑（如修剪、延伸、镜像等）4. 三维建模与渲染- 三维基本图形绘制- 三维模型编辑与操作- 材质和贴图应用- 灯光和摄像机设置- 渲染输出与动画制作5. 设计实例与团队协作- 简单机械零件设计实例- 学生团队协作项目实践- 设计作品展示与评价教学内容依据课程目标，紧密结合教材，注重科学性和系统性。
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
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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1.概述 2.常用软件简介
3.工程图的常用设计技术
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1.概述
计算机辅助设计技术是现代设计与集成制造 技术中最重要的支持工具。 产品的设计方案要通过几何模型来表示产 品的结构、形状，产品的性能分析要基于设计 模型进行； 从工艺、加工、装配等制造过程来看，计 算机辅助设计技术提供现代化设计工具，建立 产品的数字化模型，为后续各阶段第三章 计算机辅助设计技术
3.1 计算机辅助工程图设计
采用图形描述语言是实现变量化的一种方法。将绘图中的 尺寸隐含在图形描述的变量中，这些变量保持着零件几何的 相对连接关系，当设计相似零件时直接给变量赋予相应的实 值，由这些变量重新构成新的零件。不同的绘图系统有不同 的图形描述语言格式。例如，一个矩形，长、宽分别用变量L 、W表示，具体的数据由变量的赋值得到。由图形描述语言 构成的变量化设计，仍不能支持草图设计。草图设计必须由 参数化实现。 3.1.3 参数化设计 1985年，德国的Dornier GmbH公司与Cadam公司开发 成功CADAM系统，其中包含了最初的二维参数化CAD系统 ，它的应用使设计效率大为提高；1989年Dornier公司与 Cadam公司又开发了三维参数化软件系统，以后美国等其它 国家也加入了参数化研究的行列。
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第三章计算机辅助设计技术
思考题与习题
1. 几何模型分为哪几种类型？各有什么特点？适用哪些 范围？相互之间有什么关系？ 3. 描述一下CSG表示方法和边界表示的特点。 5.请描述一下特征造型与实体造型的区别。 6.常规的三种特征造型方法的原理是什么？
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3 计算机辅助工程图设计
在计算机辅助设计技术广泛应用的今天，工程图纸仍是 工程设计领域表达和传递设计信息的主要媒介。 在设计过程中，设计人员将设计意图通过图纸信息（ 产品几何形状定义、生产要求说明等）表达出来。 传统的手工绘图，图纸的设计修改、检查非常不方便 ，容易出错，劳动强度大，设计效率低。 采用计算机作为设计绘图的辅助工具，它除了具有工 程绘图的常用功能外，还应包括参数化功能——用于图 形的实时编辑修改、计算功能——常用工程设计的专业 计算模块，数据获取功能——检查设计数据等。
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工程图的常用设计技术
网格：为了方便绘图，可按精度在屏幕上设定网格的大小，绘图时 捕捉网格点可轻易准确绘图。 等距线：按照偏置的方向和距离，绘出一条新线。 拉伸：在保证形状结构不变的情况下，对局部尺寸进行加长或缩短 的操作。 橡皮筋技术：交互绘图时工程师通过鼠标移动和屏幕上的图形跟踪 ，可直观地确定元素的方向及大小。 引力场技术：在捕捉屏幕上的几何对象时，预先确定一定的误差范 围，当光标落入该范围，就认为已捕捉到几何对象。例如绘第二条 线，要取第一条线的一个端点作为第二条线的起点，靠手工难于定 位到这一点，采用计算机，当光标靠近这个端点时，就认为捕捉到 这点，并将该点作为起点。 图形变换：在工程绘图中，经常对图形进行平移、旋转、比例变换 。例如三视图的对齐操作，可用平移进行。 镜向操作：设计对称零件，对图形元素相对对称轴拷贝，获得整体 零件。
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3 计算机辅助工程图设计
工程图的常用设计技术
1．数学表示 2．交互绘图法 3. 参数化绘图
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工程图的常用设计技术
1．数学表示 计算机辅助工程图设计不涉及产品的三维建模，一般是指 计算机辅助二维绘图设计，它是一种先进的设计与绘图工具 。 所涉及的数学主要是基本几何元素以及它们的求交运算。 一般的基本图形元素是点、直线、圆（弧）、椭圆、样条、 矩形等。它们可用一些简单的数学方程或参数方程表示，例 如直线的一般方程及参数方程、圆的方程、样条的生成等。 这些基本元素构成了绘图的基础，也是绘图过程中需要求交 的数学基础。
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工程图的常用设计技术
(5) 观察 屏幕是有限的区域，设计过程有些部分需要放大观察，有些需要 整体观察，可借助于一些简单算法实现，如缩放(zooming)、移 动(panning)等。这里的操作仅涉及图形视区的变换，有利于观察 ，不会使模型空间的设计数据发生变化。 (6) 层次管理 为便于设计及数据管理，不同类型的数据信息可放在称之为层的 逻辑位置。例如零件几何图形、尺寸信息、说明信息等放在不同 的层上，它们可以同时显示，也可以分别控制可见性。
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工程图的常用设计技术
2．交互绘图法 采用交互操作对工程图进行设计，符合一般设计工程师的 设计习惯，可将屏幕理解为“纸”，而将鼠标理解为“笔” 。将设计意图展现在屏幕上，最终绘图输出。借助于计算机 的一些辅助绘图功能可简化设计过程，并可以边设计边修改 。例如可以交互粗略地在屏幕上对形状尺寸定位，也可通过 键盘输入定位尺寸进行准确定位，还可以采用捕捉方式利用 已画出的图形元素快速准确对新的几何元素定位。常用的辅 助功能有： (1) 辅助工具
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第三章 计算机辅助设计技术
3.1 计算机辅助工程图设计
参数化设计技术是以规则或代数方程的形式定义尺寸间的约束 关系，建立相应的推理或求解驱动机制。 基于约束的尺寸驱动方法是目前较为成熟的一种参数化造型方 法。它的基本原理是：对初始图形施加一定的约束（以尺寸进行约 束或几何关系进行约束），模型一旦建好后，尺寸的修改立即会自 动转变为模型的修改，即尺寸驱动（Dimension Driven Geometry ）模型。如一个长方形，对其长l、宽w赋予一定的尺寸，它的大小 就确定了。当改变l、w的值时，长方形的大小随之改变。这里，不 但包含了尺寸的约束，而且包含了隐含的几何关系的约束，如相对 的两条线互相平行，矩形的邻边互相垂直等。 基于约束的尺寸驱动是将几何模型中的一些基本图素进行约束 ，当尺寸变化时，必须仍满足其约束条件，从而达到新的尺寸平衡 。约束一般分为两类：一类称为尺寸约束，它包括线性尺寸，角度 尺寸等一般尺寸标注中的尺寸约束，也称作显式约束；另一类称为 几何约束，它包括水平约束、垂直约束、平行约束、相切约束等， 这类约束称为隐式约束。图3.1表示了约束的几种类型。
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3 计算机辅助工程图设计
计算机辅助工程图设计是以二维设计为主，面向工程设计人 员的一种方便快捷的设计工具，使得设计人员能够快速、方 便、准确地进行设计。 二维设计同时也是三维设计的基础，例如用一个三维物 体的截面形状经过拉伸得到三维实体，设计截面形状就是二 维图形设计。 在产品的三维设计中，工程图的视图来自于三维模型的 直接投影，由于二维与三维数据的一致性和相关性，工程视 图是不能随意在二维环境下修改的，如要修改，需在三维模 型上进行，并对二维视图自动刷新。二维视图的所有数据来 自于三维模型，所以，三维环境下的二维绘图不是工程图设 计，而仅仅是投影得到视图。
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工程图的常用设计技术
(2) 剖视图 表达零件内部结构的一种方法，主要确定剖切区域及由此形 成的封闭区域，以某种剖视图案填充。 (3) 装配图的消隐 多个已设计好的零件图形装配后，要确定它们的遮挡关系， 对装配体内部的图形元素，进行可见性检查，赋予图形元素 的属性：可见（实线）、不可见（虚线或不画）。 (4) 标注 尺寸标注（含公差标注等）：设计零件的重要数据，可作为 设计结果的检查依据、各部门工作协调的数据依据、下游加 工过程的工艺数据及尺寸依据等。尺寸标注根据图形元素的 尺寸，自动算出标注对象的真实尺寸。一般尺寸的定位仍是 手工定位。 粗糙度标注：粗糙度标注绘出不同方向的符号，并写出对应 的值。
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3. 参数化绘图
提出参数化及变量化绘图概念，这种概念目前已广泛应用于商品化软件 中。它可以使设计工程师在设计早期把主要精力放在结构设计上，对结 构进行适当约束后再以精确尺寸驱动图形，另外，相似零件的设计，仅 需要修改设计参数，就可得到实际的零件绘图，特别适用于尺寸经常变 化的零件设计。参数化设计不仅在二维工程图中得到广泛应用，而且在 三维参数化特征造型中也广泛应用。参数化设计建立零件几何图形的拓 扑结构，并以一定的几何约束和尺寸数据约束图形。
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第三章 计算机辅助设计技术
交互式绘图是一般计算机辅助绘图软件的基本功能，它提供了一个方便的 设计工具，能不同程度地提高设计工作效率。 计算机辅助绘图功能存在以下不足： 首先工程师设计时一般习惯先画出草图，即设计重点放在零件的结构上 ，具体的精确尺寸则在零件结构设计后确定。上述的辅助绘图功能没有提 供支持草图设计的功能。 在生产设计中，设计人员经常碰到这样的情况，许多零件（如标准件） 的形状具有相似性，仅尺寸的大小不同，或者一个新产品的设计是在一个 原有产品的基础上做一些小的改动，希望修改后马上产生新的图形。这样 的要求在传统的绘图基础上很难实现，一般只能重新绘图。也就是说，传 统的方法建立固定的设计图形，不能够满足设计自动化的要求，图纸一旦 建立，修改时则需重新绘图，设计效率低。
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例如，设计人员利用计算机辅助设计技术建立零件的 模型，模型信息传递到工艺部门，工艺设计人员需要 根据零件模型制作模具、夹具、量具，以及编制工艺 规程，模型信息传递到加工部门，加工人员基于这个 模型编写数控加工程序。由此看出，设计过程产生的 主模型，在后续各部门间传递设计信息，是沟通各部 门的信息载体，计算机辅助设计技术为主模型的建立 提供了先进的设计方法和手段，借助于计算机辅助设 计技术，可以大大提高设计效率，减少设计错误，实 现设计制造过程的集成，为并行工程提供基本的操作 环境。
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2.常用软件简介
计算机辅助设计技术的发展经历了二维计算机辅助绘图 、三维实体造型、参数化特征造型的过程，目前技术已趋于 成熟，并向着过程参数化、产品级参数化发展，为并行工程 、敏捷化制造等提供操作平台。 国际上流行的代表性CAD产品有：支持二维绘图的 AutoCAD、支持三维参数化特征建模的UGII、CATIA、 Pro/Engineering、SolidEdge、SolidWorks、MDT软件等 。 国产化软件有：CAXA、高华CAD、开目CAD系统等。