1概述_计算机辅助设计课件
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计算机辅助设计及制造课件第一章
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☆ CAD系统的三个层次
机械 建筑 交通 轻工 纺织 航空 船舶 汽车 模具 外形 广告 影视 … CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD
CAD支撑软件 用户接口与人机交互
应用层
面向应用的二次开发环境
二、三维参数化特征几何造型
真实感图形显示 异地协同虚拟设计
返回
1.3 CAD质量保证体系
1.3
CAD软件标准化成为CAD技术发展的关键性问题之一。 管理CAD软件除了遵循IS09000：2000版国际标准外，我国目前已经制定了一些与CAD有 关的标准，颁布了《CAD通用技术规范》，这些标准包括：
1.计算机图形系列标准
2.CAD制图标准
3.产品数据技术标准
1.1 计算机辅助设计概述 1.1.1 CAD概念 1.1.2 CAD技术的发展过程 1.1.3 CAD技术发展趋势 1.1.4 CAD技术的应用
1.1 返回
1.1 1.1.1 CAD概念 “CAD”的含义： 早期CAD是指计算机辅助绘图(Computer Aided Drafting)，随着计算机软、硬件技术的 发展，人们逐步认识到单纯使用计算机绘图不能称之为计算机辅助设计。真正的设计是整个产 品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等。二维工程图设计只是产品 设计中的一小部分，于是CAD的缩写也由Computer Aided Drafting改为Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是整个产品的辅助设计。 CAD的定义： 计算机辅助设计(Computer Aided Design)是利用计算机强有力的计算功能和高效率的 图形处理能力，辅助设计师进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果 的一种技术。它是以计算机、外围设备及其系统软件为基础，包括概念设计、方案设计、造型 设计、优化设计、有限元分析、仿真模拟及产品数据管理等内容。
☆ CAD系统的三个层次
机械 建筑 交通 轻工 纺织 航空 船舶 汽车 模具 外形 广告 影视 … CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD CAD
CAD支撑软件 用户接口与人机交互
应用层
面向应用的二次开发环境
二、三维参数化特征几何造型
真实感图形显示 异地协同虚拟设计
返回
1.3 CAD质量保证体系
1.3
CAD软件标准化成为CAD技术发展的关键性问题之一。 管理CAD软件除了遵循IS09000：2000版国际标准外，我国目前已经制定了一些与CAD有 关的标准，颁布了《CAD通用技术规范》，这些标准包括：
1.计算机图形系列标准
2.CAD制图标准
3.产品数据技术标准
1.1 计算机辅助设计概述 1.1.1 CAD概念 1.1.2 CAD技术的发展过程 1.1.3 CAD技术发展趋势 1.1.4 CAD技术的应用
1.1 返回
1.1 1.1.1 CAD概念 “CAD”的含义： 早期CAD是指计算机辅助绘图(Computer Aided Drafting)，随着计算机软、硬件技术的 发展，人们逐步认识到单纯使用计算机绘图不能称之为计算机辅助设计。真正的设计是整个产 品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等。二维工程图设计只是产品 设计中的一小部分，于是CAD的缩写也由Computer Aided Drafting改为Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是整个产品的辅助设计。 CAD的定义： 计算机辅助设计(Computer Aided Design)是利用计算机强有力的计算功能和高效率的 图形处理能力，辅助设计师进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果 的一种技术。它是以计算机、外围设备及其系统软件为基础，包括概念设计、方案设计、造型 设计、优化设计、有限元分析、仿真模拟及产品数据管理等内容。
第1章 计算机辅助设计概述
环境工程CAD CAD概述 第1章 环境工程CAD概述
教学要求目标
了解计算机辅助设计的概念、发展 掌握计算机辅助设计的工作流程 了解AutoCAD的发展及功能 了解AutoCAD的发展及功能 熟悉AutoCAD 2004操作界面 熟悉AutoCAD 2004操作界面 掌握启动和退出的方法
1
1.1 计算机辅助设计概述
AutoCAD是美国Autodesk公司开发的一个交互式绘图软件，是 用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、 浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。 AutoCAD AutoCAD已经成为一个功能强大、性能稳定、市场占有率位居 世界第一的CAD系统，在城市规划、建筑、测绘、机械、电子、造 船、汽车等许多行业得到了广泛的应用。统计资料表明，目前世界 上有75%的设计部门、500多万的用户应用此软件，大约有50万套 AutoCAD软件安装在各企业中运行。1998年法国世界杯足球场、波 士顿查尔斯河大桥、马来西亚 Petronas 双塔等都是它的杰作。
1.1.1 计算机辅助设计的概念 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利 用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力， 辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到 理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计 算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴 学科。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家工 业技术水平的重要标志。
3
1.1.2 CAD制图方法 交互法：直接利用绘图软件的各种功能，利用人机交互 方式将图形一笔一笔画出来。缺点是速度慢，绘图工作 量大，应用熟练后，比原始绘图要快2-3倍以上。 尺寸驱动法：
4
1.1.2 CAD的优点
教学要求目标
了解计算机辅助设计的概念、发展 掌握计算机辅助设计的工作流程 了解AutoCAD的发展及功能 了解AutoCAD的发展及功能 熟悉AutoCAD 2004操作界面 熟悉AutoCAD 2004操作界面 掌握启动和退出的方法
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1.1 计算机辅助设计概述
AutoCAD是美国Autodesk公司开发的一个交互式绘图软件，是 用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、 浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。 AutoCAD AutoCAD已经成为一个功能强大、性能稳定、市场占有率位居 世界第一的CAD系统，在城市规划、建筑、测绘、机械、电子、造 船、汽车等许多行业得到了广泛的应用。统计资料表明，目前世界 上有75%的设计部门、500多万的用户应用此软件，大约有50万套 AutoCAD软件安装在各企业中运行。1998年法国世界杯足球场、波 士顿查尔斯河大桥、马来西亚 Petronas 双塔等都是它的杰作。
1.1.1 计算机辅助设计的概念 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利 用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力， 辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到 理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计 算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴 学科。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家工 业技术水平的重要标志。
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1.1.2 CAD制图方法 交互法：直接利用绘图软件的各种功能，利用人机交互 方式将图形一笔一笔画出来。缺点是速度慢，绘图工作 量大，应用熟练后，比原始绘图要快2-3倍以上。 尺寸驱动法：
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1.1.2 CAD的优点
1概述_计算机辅助设计
1.4 计算机辅助设计的应用
CAD的基本技术 4. 科学计算 模拟真实世界的数学、力学方法。例如有 限元、边界元等计算方法等。
1.4 计算机辅助设计的应用
CAD的基本技术 5. 优化设计 选定在设计时力图改善的一个或几个量作 为目标函数，在一定约束条件下，以数学方 法和电子计算机为工具，不断调整设计参量， 最后使目标函数获得最佳的设计。
计算机辅助设计包括的内容很多，如概念设计、 优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机绘 图等。
1.1 什么是计算机辅助设计
设计的重要性
“设计工作是新产品研制的第一道工序，设计 工作的质量和水平，直接关系到产品质量、性能、 研制周期和技术经济效益”——书本P1 设计的广泛性
除了花草树木这些自然景物，从茶杯到桌子、 建筑、公路、桥梁、火车……所有跟普通人生活 息息相关的物品和工程设施，都需要设计。
1.5 CAD系统的组成与配置
1.5.3.2 常用CAD软件介绍 1. 绘图软件
AutoCAD-欧特克公司 特点：专业制图，三维建模，渲染
1.5 CAD系统的组成与配置
1.5.3.2 常用CAD软件介绍 2. 造型软件
UG-美国麦道 Pro/Engineer-美国参数技术公司 CATIA-法国达索飞机公司 特点：三维，CAD/CAM，参数化设计
16
1.3 CAD的特点
工作内容
• 设计数据库 • 图形数据库 • 应用程序库
17
1.3 CAD的特点
在数据库的基础上开展CAD工作 五个方面：
• • • • • 建立模型； 设计计算； 图形显示； 仿真； 出图样、文档等。
18
1.3 CAD的特点
1）提高设计质量
综合性的技术知识；人机交互使产品设计更加合理； 优化设计；数据的一致性。
计算机辅助设计课件
CAM软件
Surfcam Master cam Virtual gibbs
28
常用CAD系统简介 常用CAD系统简介
1、SolidWorks系统
基于Windows 具有智能特征技术 增添了新特征 可提高大型装配体的传输性能 可有效管理大型装配体 可进行装配设计 可进行装配检查 可镜像部件 具有资源管理器 具有AutoCAD模拟器 可协同工作 实现用户化 具有帮助文件 具有COSMOSXpress
设计原则
功能满足原则 质量保障原则 工艺优良原则 经济合理原则 社会使用原则
性能指标 可靠性 强度 刚度 稳定性 抗磨损性 抗腐蚀性 抗蠕变性 动态特性 平衡特性 热特性 可制造性 可装配性 可测试性
环境友好性 环境适应性 人机友好性 可维修性 安全性 可安装性 可回收性
8
2、CAD概述
CAD的定义 CAD的定义
AutoCAD
CATIA
I-DEAS,UG Pro/E,UG I-DEAS
CAD交互化技术 面向先进制造 CAD技术 网络化技术 19
2
CAD系统 CAD系统
硬件系统
软件系统
I/O设备 I/O设备
外存储 外存储 设备 设备
显示 显示 设备 设备
系统 系统 软件 软件
支撑 支撑 软件 软件
应用 应用 软件 软件
主 要 功 能 模 块
UG/Drafting(工程绘图）模块 UG/Assembly Modeling(装配建模）模块 UG/Advanced Assemblies(高级装配）模块 UG/WAVA(产品及参数化设计）模块 UG/Sheet Metal Design(钣金设计）模块 UG/Scenario for FEA(有限元前后置处理）模块 UG/FEA(有限元解算器）模块 UG/CAM Base(加工基础）模块 UG/Post processing(后处理）模块
计算机辅助设计与制造_图文
，也可简写为CAD/CAM。
随着信息技术的不断发展，为使企业产生更大
效益，又有人提出集成化地使用企业内各部门的计
算机，要把企业内所有的分散系统集成起来，实现
1.1.4 CAD/CAM系统的基本组成
1.2 CAD/CAM的技术特点
1.2.1 优越性
(1) 提高产品设计与制造的水平、质量和效率,缩 短产品交货期,降低成本,提高市场竞争力;
1.3.4 生产设备
主要是CNC机床，工业机器人，自动测量机 和自动物流设备等。
1.3.5 网络设备
CAD/CAM系统网络是建立在一些互相连接的设备基础之上， 包括硬件和软件系统。其硬件系统的构成如下：
（1）服务器和工作站：连接到网络上的计算机一般称为
工作站，其中运行网络操作系统及提供文件、通讯和打印等服务的 大负荷计算机称为服务器，其工作量是接受网络服务的普通工作站 的几倍甚至几十倍。
相关的指令符号,不便记忆，但执行速度快，用于开发
最低层的功能.如Intel8088的汇编指令.
高级语言是一种与自然语言比较接近的编程语
言,与具体计算机无关,但需经编译和与有关函数库连 接后才能执行.种类很多且不断发展，如FORTRAN, BASIC,现在流行的是C,VC++,VB等.
（3）网络通讯和管理软件系统
（3）外存：硬盘（海量），软盘（可能被淘汰） ，光盘，U盘，移动硬盘；
（4） 键盘：字符键，功能键 （5）鼠标器（定标设备）开始专为CAD 配置，
现在已成为计算机的通用外设。 （6）打印机：针式、激光式、喷墨式打印机，
可打印文本、图形及图象。 （7）语音输入设备 （8）图象扫描仪
主要指网络协议，此外还有网络资源管理,任务管理,安全管理 和通讯浏览工具等。
第1章-计算机辅助设计与仿真技术概述 ppt课件
ppt课件
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二、按计算机类型分类
1、模拟仿真：采用数学模型，在模拟计算机上进 行的实验研究。50年代 描述连续物理系统的动态过程比较自然、逼真， 具有仿真速度快、失真小、结果可靠的优点，但 受元器件性能影响，仿真精度较低，对计算机控 制系统的仿真较困难，自动化程度低。 模拟计算机的核心是运算部分，它由我们熟知的 “模拟运算放大器”为主要部件所构成。 2、数字仿真：采用数学模型，在数字计算机上借 助于数值计算方法所进行的仿真实验。60年代
ppt课件 11
3、混合仿真：结合了模拟仿真与数字仿真。 4、现代计算机仿真：采用先进的微型计算机， 基于专用的仿真软件、仿真语言来实现， 其数值计算功能强大，使用方便，易学。 80年代以来
ppt课件
12
第三节 仿真技术的应用与发展
一、仿真技术在工程中的应用
1、航空与航天工业 飞行器设计中的三级仿真体系：纯数学模拟（软 件）、半实物模拟、实物模拟或模拟飞行实验。 飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器。 2、电力工业 电力系统动态模型实验：电力系统负荷分配、瞬态 稳定性以及最优潮流控制等。 电站操作人员培训模拟系统。
ppt课件 机的字长可 以根据精度要求来“随意”设计，因此其仿真精 度可以是无限，但是由于受到误差积累、仿真时 间等因素影响，其精度也不易定得太高。 对计算机控制系统的仿真比较方便。仿真实验的 自动化程度较高，可方便地实现显示、打印等功 能。 计算速度比较低，在一定程度上影响到仿真结果 的可信度。但随着计算机技术的发展，“速度问 题”会在不同程度上有所改进与提高。 数字仿真没有专用的仿真软件支持，需要设计人 员用高级程序语言编写求解系统模型及结果输出 的程序。
ppt课件 5
计算机辅助设计 ppt课件
Sketchup简介
Sketchup软件特点:
2、方便的推拉功能，设计师通过一个图形就可以方便的生成3D几何体，无需 进行复杂的三维建模
第一步：画出图形
第二步：推出图形
Sketchup简介
Sketchup软件特点:
3、快速生成任何位置的剖面，使设计者清楚的了解建筑的内部结构，可以随意 生成二维剖面图并快速导入AutoCAD进行处理 。
优秀三维效果图介绍
1．3dmax效果图
优秀三维效果图介绍
1．3D室外效果图
优秀三维效果图介绍
1．3dmax效果图
优秀三维效果图介绍
1．3dmax效果图
优秀三维效果图介绍
1．Sketch up 效果图
优秀三维效果图介绍
1．Skep 效果图
优秀三维效果图介绍
1．Sketch up 效果图
优秀三维效果图介绍
1．Sketch up 效果图
优秀三维效果图介绍
1．Sketch up 效果图
优秀三维效果图介绍
1．Sketch up 效果图
3.Google Sketchup简介
Google Sketchup是一套直接面向设计方案 创作过程的设计工具，其创作过程不仅能够充 分表达设计师的思想而且完全满足与客户即时 交流的需要，它使得设计师可以直接在电脑上 进行十分直观的构思，是三维建筑设计方案创 作的优秀工具。
Sketchup简介
1． Sketchup软件：
简单来讲，它就是一个3D设计软件 。
Sketchup软件版本： Sketchup软件分为两个版本，个人使用版和一个Pro（专 业版）版本，个人试用版为免费， Pro（专业版）售价为495美元。
两个版本区别： Pro版用户可以打印或输出比屏幕分辨率高的光栅图像； Pro版用户可以随意打开DWG/DXF/3DS/OBJ/XSI/VRML/FBX 格式文件； Pro版用户可以将动画或预览输出为.MOV或.AVI格式视频；
第1章 计算机辅助设计概述
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、网络通讯等计算精品文档你我共享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。
可见，计算机辅助设计（CAD）对工业生产、工程设计、机器制造、科学研究等诸多领域的技术进步和快速发展产生了巨大影响。
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需求分析
问题定义 综合设计
“严重的结构缺陷及设计原理、 基本参数的错误在设计阶段也往 往不能及时发现，有的到了产品 开发的后期或正式生产甚至在投 入使用一段时间后才发现”
“这样的产品开发程序效率低， 浪费了大量时间、人力和资金”
足 要 求
分析、优化
评价 表示
客户提出基本要求：航程、推力、可靠性、寿命、排放等。 根据基本要求给出基本方案，包括：发动机类型；长度、直径等基本尺寸；压气机 级数、涡轮级数、燃烧室类型以及转子支撑方式等方案；各部件详细设计；强度和 寿命考核 部件详细设计。 压气机 涡轮 燃烧室 附件
新零件的设计，主要用于产品改型或仿型设计；
已有零件的复制和仿制，再现原产品设计、复杂产 品仿制等； 损坏或磨损零件的还原，以便修复或重制； 产品的检测，例如检测分析产品的变形，检测焊接 质量等，以及对加工产品与三维数字化模型之间的误 差进行分析。
1.2 产品设计过程—— 常规设计
缺点： “传统的产品开发方法，其设计、 制造以及检测环节相互独立，严 重脱节，须反复进行产品的试制 不 ——检测——修改设计” 满
计算机辅助设计包括的内容很多，如概念设计、 优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机绘 图等。
1.1 什么是计算机辅助设计
设计的重要性
“设计工作是新产品研制的第一道工序，设计 工作的质量和水平，直接关系到产品质量、性能、 研制周期和技术经济效益”——书本P1 设计的广泛性
除了花草树木这些自然景物，从茶杯到桌子、 建筑、公路、桥梁、火车……所有跟普通人生活 息息相关的物品和工程设施，都需要设计。
前言—— 参考书目
参考书：
[1] 计算机图形学原理及算法教程:Visual C++版.第2版 和青芳编著 清华大 学出版社 2010.1 [2] Windows程序设计.第5版 (美) Charles Petzold著 清华大学出版社 2010.9 [3] UG二次开发技术基础, 吴立军编著 电子工业出版社 2005.9 [4] 机械优化设计 王科社编著 国防工业出版社 2007.4
……
前言—— 学习要求
学习形式： 课堂讲述、上机学习、课后练习
上课要求： 不得无故缺课，3次取消考试资格 成绩评定： 平 时 (考勤、作业) 20%； 上机操作 (60分钟) 40%； 期终考试 (60分钟) 40%。
1.1 什么是计算机辅助设计
计算机辅助设计：Computer Aided Design，CAD 是指在设计活动中，利用计算机作为工具，帮 助工程技术人员进行设计的一切适用技术的总和。 ☆ 中心是设计 采用计算机技术解决设计中可能存在的问题— —这是CAD的内涵。
计算机辅助设计
Computer Aided Design
主讲 赵振华
2018/10/8
第1章 概述
前言 1.1 什么是计算机辅助设计 1.2 产品设计的过程 1.3 CAD的发展及特点 1.4 计算机辅助设计的应用 1.5 CAD系统的组成与配置 1.6 CAD的发展趋势 作业
2
前言—— 任务及学习方法
1.3 CAD的发展——历史
14
1.3 CAD的发展——阶段
1. 大型机～ ：60年代 使用大型计算机，只有少数大企业有能力购 置，用在航空和汽车业中 2. 小型机～：70年代 使用小型计算机，更多的企业有能力购置，用 在微电子行业中 3. 微机和工作站～：80年代以来 使用微机和工作站，在更多行业中得到应用
15
1.3 CAD的发展——代表性产品
1. 大型机～ ：60年代 通用汽车公司：DAC-I系统，用于汽车设计 洛克希德公司：CADAM系统，用于飞机设计 2. 小型机～：70年代 Applicon公司：AGS系统 Computer Vision公司：CADDS系统 3. 微机和工作站～：80年代以来 Autodesk公司：AutoCAD PTC公司：Pro/ENGINEERING
2）提高生产率
自动化；设计与分析、制造的一体化。
3）降低成本
节省了劳动力；节约时间成本；原材料的节省（优化设计）；市场竞争力提高（更新快） 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。
16
1.3 CAD的特点
工作内容
• 设计数据库 • 图形数据库 • 应用程序库
17
1.3 CAD的特点
在数据库的基础上开展CAD工作 五个方面：
• • • • • 建立模型； 设计计算； 图形显示； 仿真； 出图样、文档等。
18
1.3 CAD的特点
1）提高设计质量
综合性的技术知识；人机交互使产品设计更加合理； 优化设计；数据的一致性。
强度、寿命、可靠性考核
风扇、压气机、燃烧室、涡轮、进排气、 管路。成千上万个零件。 固体力学、流体力学、燃烧、传热、控制 仿真。
材料性能、试验数据、载荷谱、零件加工 返修资料
1.2 产品设计过程
计算机的特点和所能解决的问题
设计需要： （1）确定对象的形状 （2）确定尺寸 （3）对像属性的描述 （4）产品实验 图纸 计算 资料 计算机特点： 图形显示，各种外设 计算速度快 存储量大、检索快 仿真
（2）基本概念是学习的重点。本课程教学的目的是为今
后的学习和工作建立基础，因此基本概念的掌握最重要。
（3）上机练习有助于理解教学内容。更重要的是CAD
技术本身就是一门可以直接在生产实际中产生效益的新兴技术。
（4）每一章的最后都提出了一些思考题。希望同学们
独立地去完成思考题，这样有助于大家加深对本课程的理解。
本课程的任务（目的）
1. 提高计算机应用能力； 2. 为有效地选择、使用CAD系统奠定基础。 3. 为自主开发CAD程序（系统）提供基本认识。
3
前言—— 学习方法
（1）本课程学习中应做好课堂笔记。由于CAD是一门
新兴技术，其发展较快，因此在教学的内容上将在教材的基础 上对一些问题扩展。笔记将有助于复习和进一步消化课程内容。
1.2 产品设计过程
产品设计过程的步骤：
（1）提出任务 （2）明确设计要求 （3）方案设计 （4）技术设计
否 明确设计要求 构造设计模型 确定设计方案 满意
是 工艺设计、加工制造 否 满意
（5）制造加工及试验。
是 性能试验
用户使用 否 满意 是 设计定型
1.2 产品设计模式
正向设计过程：
最短路径原则 相似性联想 逆向设计过程
问题定义 综合设计
“严重的结构缺陷及设计原理、 基本参数的错误在设计阶段也往 往不能及时发现，有的到了产品 开发的后期或正式生产甚至在投 入使用一段时间后才发现”
“这样的产品开发程序效率低， 浪费了大量时间、人力和资金”
足 要 求
分析、优化
评价 表示
客户提出基本要求：航程、推力、可靠性、寿命、排放等。 根据基本要求给出基本方案，包括：发动机类型；长度、直径等基本尺寸；压气机 级数、涡轮级数、燃烧室类型以及转子支撑方式等方案；各部件详细设计；强度和 寿命考核 部件详细设计。 压气机 涡轮 燃烧室 附件
新零件的设计，主要用于产品改型或仿型设计；
已有零件的复制和仿制，再现原产品设计、复杂产 品仿制等； 损坏或磨损零件的还原，以便修复或重制； 产品的检测，例如检测分析产品的变形，检测焊接 质量等，以及对加工产品与三维数字化模型之间的误 差进行分析。
1.2 产品设计过程—— 常规设计
缺点： “传统的产品开发方法，其设计、 制造以及检测环节相互独立，严 重脱节，须反复进行产品的试制 不 ——检测——修改设计” 满
计算机辅助设计包括的内容很多，如概念设计、 优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机绘 图等。
1.1 什么是计算机辅助设计
设计的重要性
“设计工作是新产品研制的第一道工序，设计 工作的质量和水平，直接关系到产品质量、性能、 研制周期和技术经济效益”——书本P1 设计的广泛性
除了花草树木这些自然景物，从茶杯到桌子、 建筑、公路、桥梁、火车……所有跟普通人生活 息息相关的物品和工程设施，都需要设计。
前言—— 参考书目
参考书：
[1] 计算机图形学原理及算法教程:Visual C++版.第2版 和青芳编著 清华大 学出版社 2010.1 [2] Windows程序设计.第5版 (美) Charles Petzold著 清华大学出版社 2010.9 [3] UG二次开发技术基础, 吴立军编著 电子工业出版社 2005.9 [4] 机械优化设计 王科社编著 国防工业出版社 2007.4
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前言—— 学习要求
学习形式： 课堂讲述、上机学习、课后练习
上课要求： 不得无故缺课，3次取消考试资格 成绩评定： 平 时 (考勤、作业) 20%； 上机操作 (60分钟) 40%； 期终考试 (60分钟) 40%。
1.1 什么是计算机辅助设计
计算机辅助设计：Computer Aided Design，CAD 是指在设计活动中，利用计算机作为工具，帮 助工程技术人员进行设计的一切适用技术的总和。 ☆ 中心是设计 采用计算机技术解决设计中可能存在的问题— —这是CAD的内涵。
计算机辅助设计
Computer Aided Design
主讲 赵振华
2018/10/8
第1章 概述
前言 1.1 什么是计算机辅助设计 1.2 产品设计的过程 1.3 CAD的发展及特点 1.4 计算机辅助设计的应用 1.5 CAD系统的组成与配置 1.6 CAD的发展趋势 作业
2
前言—— 任务及学习方法
1.3 CAD的发展——历史
14
1.3 CAD的发展——阶段
1. 大型机～ ：60年代 使用大型计算机，只有少数大企业有能力购 置，用在航空和汽车业中 2. 小型机～：70年代 使用小型计算机，更多的企业有能力购置，用 在微电子行业中 3. 微机和工作站～：80年代以来 使用微机和工作站，在更多行业中得到应用
15
1.3 CAD的发展——代表性产品
1. 大型机～ ：60年代 通用汽车公司：DAC-I系统，用于汽车设计 洛克希德公司：CADAM系统，用于飞机设计 2. 小型机～：70年代 Applicon公司：AGS系统 Computer Vision公司：CADDS系统 3. 微机和工作站～：80年代以来 Autodesk公司：AutoCAD PTC公司：Pro/ENGINEERING
2）提高生产率
自动化；设计与分析、制造的一体化。
3）降低成本
节省了劳动力；节约时间成本；原材料的节省（优化设计）；市场竞争力提高（更新快） 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。
16
1.3 CAD的特点
工作内容
• 设计数据库 • 图形数据库 • 应用程序库
17
1.3 CAD的特点
在数据库的基础上开展CAD工作 五个方面：
• • • • • 建立模型； 设计计算； 图形显示； 仿真； 出图样、文档等。
18
1.3 CAD的特点
1）提高设计质量
综合性的技术知识；人机交互使产品设计更加合理； 优化设计；数据的一致性。
强度、寿命、可靠性考核
风扇、压气机、燃烧室、涡轮、进排气、 管路。成千上万个零件。 固体力学、流体力学、燃烧、传热、控制 仿真。
材料性能、试验数据、载荷谱、零件加工 返修资料
1.2 产品设计过程
计算机的特点和所能解决的问题
设计需要： （1）确定对象的形状 （2）确定尺寸 （3）对像属性的描述 （4）产品实验 图纸 计算 资料 计算机特点： 图形显示，各种外设 计算速度快 存储量大、检索快 仿真
（2）基本概念是学习的重点。本课程教学的目的是为今
后的学习和工作建立基础，因此基本概念的掌握最重要。
（3）上机练习有助于理解教学内容。更重要的是CAD
技术本身就是一门可以直接在生产实际中产生效益的新兴技术。
（4）每一章的最后都提出了一些思考题。希望同学们
独立地去完成思考题，这样有助于大家加深对本课程的理解。
本课程的任务（目的）
1. 提高计算机应用能力； 2. 为有效地选择、使用CAD系统奠定基础。 3. 为自主开发CAD程序（系统）提供基本认识。
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前言—— 学习方法
（1）本课程学习中应做好课堂笔记。由于CAD是一门
新兴技术，其发展较快，因此在教学的内容上将在教材的基础 上对一些问题扩展。笔记将有助于复习和进一步消化课程内容。
1.2 产品设计过程
产品设计过程的步骤：
（1）提出任务 （2）明确设计要求 （3）方案设计 （4）技术设计
否 明确设计要求 构造设计模型 确定设计方案 满意
是 工艺设计、加工制造 否 满意
（5）制造加工及试验。
是 性能试验
用户使用 否 满意 是 设计定型
1.2 产品设计模式
正向设计过程：
最短路径原则 相似性联想 逆向设计过程