计算机辅助设计及其在工程领域中的应用.pptx
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简单地讲，CAD是工程技术 人员利用计算机达到最佳的设 计目的。
CAD概念的实质在于： （1）人机各尽所长； （2）人机交互结合； （3）最佳设计效率。
CAD技术的主要作用如下: （1）提高设计质量和设计效率。 （2）能够充分发挥设计人员创造性。 （3）缩短设计周期。
CAD的优点
人、机设计能力比较
➢ CAD技术及其发展历程和趋势， CAD系统的构成和功能，常用 CAD软件
➢ CAD技术在工程中的应用
➢ 如何成为一名CAD设计师
1 CAD技术及其发展历程和趋势，CAD系统的
2 组成和功能，常用CAD软件
1.1 CAD技术
1.1.1 什么是CAD
CAD是Computer Aided Design（计算机辅助设计）的 缩写 CAD是工程技术人员与计算 机相结合、各尽所长、应用多 学科的方法综合有效地进行问 题求解的先进信息处理技术。 它把人类的决策判断、创造能 力与计算机的高速运算、信息 存储等功能有机结合起来，从 而达到缩短工程产品设计周期、 提高设计质量的目的。
出
形式多样，但速度慢
1.1.2 CAD技术发展历程
CAD技术随着计算机及其外围设备、图形输入输出设备、软件技 术的发展而发展。 （1）准备和诞生时期（20世纪50-60年代）
电子管计算机 1950 麻省理工学院（MIT）能够显示简单图形的图形显示器 1958 滚筒式绘图机 1959 麻省理工学院（MIT）在一次学会上明确提出了CAD的
AutoCAD的性能由宠大的第三方的工作而得到进一步增 强。AutoCAD自身只提供了一些程序，使特殊的用户能对 基本的AutoCAD进行改造工作。目前国内的许多机械设计 、建筑设计的中文版专业软件的内核都是AutoCAD。
AutoCAD最大的优势是绘制工程制图，它专业性强，绘 制精度高，几乎可以满足机械制图中的所有精度要求。这 一特点使AutoCAD在建筑、室内设计中的运用相当广泛， 但对产品建模却有一定的限制性。
概念
（2） 蓬勃发展和进入应用的时期（ 20世纪60年代） 两次对CAD产生重大影响的事件： 1963，MIT的研究生Ivan研究出了Sketchpad交互式图形
系统； 1963年，GM和IBM公司开发出了DAC－1系统（世界上第一
套CAD系统）； 计算机及图形设备价格昂贵，技术复杂。
（3）广泛应用时期（ 20世纪70年代） 集成电路用于计算机，使计算机平台的性能大为提高。
AutoCad——平面绘图
AutoCad——三维建模
2) CAXA电子图板
CAXA电子图板是北航海尔软件公司推出的一套高效、 方便、智能化的二维设计和绘图软件。2005r4是CAXA 电子图板的最新版本，它在继承CAXA电子图板V2及XP 诸多优点的基础上又有了质的飞跃。它具有以下特点； 低成本运行环境，高速度图形显示；全中文人机界面， 自由的定制操作；符合标准的开放体系，全面开放的开 发平台；快捷的交互方式，直观的拖画设计；动态导航 定位，全程在线帮助等特点。
图形标准。
1.1.3 CAD技术的发展方向
❖ 集成化：信息集成、过程集成、企业集成；
❖ 智能化：将人工智能技术引入CAD系统达到设计
❖
自动化的目的 ；
❖ 标准化：目前已制定了一系列相关标准；
❖ 网络化：基于网络的完善的协同设计环境；
❖ 科学计算可视化:海量的数据使数据的分析和处理变得越来
越难，用图形来表示数据成为必然。
出现了以小型计算机为平台的CAD系统。 图形软件和CAD应用支撑软件不断得到充实与提高。
（4）飞速发展时期（ 20世纪80年代） 出现了大规模与超大规模集成电路，使微机进入市场。 推出了以UNIX系统支撑的SUN工作站。 图形软件更加成熟 。
（5）日趋成熟的时期（ 20世纪90年代以后） 出现基于PC平台的价廉物美的CAD系统。 CAD系统的标准化：推出了CGI、OpenGL、IGES、STEP等
项目
逻辑思维能力
人
有很强的设计想像力和判断力， 能凭借经验进行创造设计，学习 快
计算机
已系统化、格式化，一般无学习能 力
信 息 的 组 织 和 信息的组织是自觉的，但不正规； 信息的组织是正规的、详细的；存 记忆存储能力 信息的记忆保存时间短，容量小 储时间长，容量大
工 作 的 适 应 能 工作时间过长时，效率下降，容 特别适合于从事重复性工作，可长
CAD技术及其在工程中的应用
计算机的介入给设计带来了巨大了的变革，传统意 义上的设计观念、设计方法及设计方式等都在计算机 的冲击下进行着不断的调整和变化。“21世纪的产品 设计是计算机辅助下的设计”，已经成为事实，无需 语言的证明。任何工程技术人员如果不能掌握这项技 术，都是无法想象的。
三个问题：
力
易疲劳和出差错
期保持高效率，很少出错
分析计算能力 直观分析能力强，数值运算能力 没有直观分析能力，数值运算能力
差，速度慢
很强，速度快
查 错 和 纠 错 能 能直观地查找设计错误，并及时 查错方式已系统化，受系统限制，
力
予以纠正；在纠错上具有很大的 适应性差，很难自动纠正各种错误
灵活性
信 息 的 输 入 输 能通过各种器官进行信息的传递，已系统化，格式化，速度快
广泛应用于医学、流体力学、有限元分析、气象分析
❖ 虚拟设计:计算机技术来生成一个逼真的三维视觉世界，让用户可以 从自己的视点出发，对虚拟世界客体进行浏览和交互考察。
1.2 CAD系统的构成及功 能
1.2.1 CAD系统的构成
1) 从硬件层面: 计算机硬件+软件+人
2) 从软件层面: 数值计算与处理+交互绘图与图形输入 输出+存储和管理设计数据库
1.2.2 CADwk.baidu.com统的功能
➢ 二维绘图、三维造型 ➢ 图形处理 ➢ 有限元分析 ➢ 优化设计 ➢ 三维运动机构分析与仿真 ➢ 二次开发工具 ➢ 数据管理 ➢ 数据交换
1.3 常用CAD软件
1) AutoCAD
AutoCAD是Autodesk公司开发的，是我们最为熟悉、用 途最为广泛的计算机辅助设计软件，该软件以几分之一的成本提 供了与专用小型机系统几乎相当的绘图能力，它向原来只能用手 工进行绘图和草图设计的工程师、设计师和建筑师提供了CAD能 力。AutoCAD的功能非常健全，用起来相当容易，用户一旦学 会程序命令和菜单结构，就能很快地完成手工所不可能完成或干 起来非常烦琐的工作。
CAD概念的实质在于： （1）人机各尽所长； （2）人机交互结合； （3）最佳设计效率。
CAD技术的主要作用如下: （1）提高设计质量和设计效率。 （2）能够充分发挥设计人员创造性。 （3）缩短设计周期。
CAD的优点
人、机设计能力比较
➢ CAD技术及其发展历程和趋势， CAD系统的构成和功能，常用 CAD软件
➢ CAD技术在工程中的应用
➢ 如何成为一名CAD设计师
1 CAD技术及其发展历程和趋势，CAD系统的
2 组成和功能，常用CAD软件
1.1 CAD技术
1.1.1 什么是CAD
CAD是Computer Aided Design（计算机辅助设计）的 缩写 CAD是工程技术人员与计算 机相结合、各尽所长、应用多 学科的方法综合有效地进行问 题求解的先进信息处理技术。 它把人类的决策判断、创造能 力与计算机的高速运算、信息 存储等功能有机结合起来，从 而达到缩短工程产品设计周期、 提高设计质量的目的。
出
形式多样，但速度慢
1.1.2 CAD技术发展历程
CAD技术随着计算机及其外围设备、图形输入输出设备、软件技 术的发展而发展。 （1）准备和诞生时期（20世纪50-60年代）
电子管计算机 1950 麻省理工学院（MIT）能够显示简单图形的图形显示器 1958 滚筒式绘图机 1959 麻省理工学院（MIT）在一次学会上明确提出了CAD的
AutoCAD的性能由宠大的第三方的工作而得到进一步增 强。AutoCAD自身只提供了一些程序，使特殊的用户能对 基本的AutoCAD进行改造工作。目前国内的许多机械设计 、建筑设计的中文版专业软件的内核都是AutoCAD。
AutoCAD最大的优势是绘制工程制图，它专业性强，绘 制精度高，几乎可以满足机械制图中的所有精度要求。这 一特点使AutoCAD在建筑、室内设计中的运用相当广泛， 但对产品建模却有一定的限制性。
概念
（2） 蓬勃发展和进入应用的时期（ 20世纪60年代） 两次对CAD产生重大影响的事件： 1963，MIT的研究生Ivan研究出了Sketchpad交互式图形
系统； 1963年，GM和IBM公司开发出了DAC－1系统（世界上第一
套CAD系统）； 计算机及图形设备价格昂贵，技术复杂。
（3）广泛应用时期（ 20世纪70年代） 集成电路用于计算机，使计算机平台的性能大为提高。
AutoCad——平面绘图
AutoCad——三维建模
2) CAXA电子图板
CAXA电子图板是北航海尔软件公司推出的一套高效、 方便、智能化的二维设计和绘图软件。2005r4是CAXA 电子图板的最新版本，它在继承CAXA电子图板V2及XP 诸多优点的基础上又有了质的飞跃。它具有以下特点； 低成本运行环境，高速度图形显示；全中文人机界面， 自由的定制操作；符合标准的开放体系，全面开放的开 发平台；快捷的交互方式，直观的拖画设计；动态导航 定位，全程在线帮助等特点。
图形标准。
1.1.3 CAD技术的发展方向
❖ 集成化：信息集成、过程集成、企业集成；
❖ 智能化：将人工智能技术引入CAD系统达到设计
❖
自动化的目的 ；
❖ 标准化：目前已制定了一系列相关标准；
❖ 网络化：基于网络的完善的协同设计环境；
❖ 科学计算可视化:海量的数据使数据的分析和处理变得越来
越难，用图形来表示数据成为必然。
出现了以小型计算机为平台的CAD系统。 图形软件和CAD应用支撑软件不断得到充实与提高。
（4）飞速发展时期（ 20世纪80年代） 出现了大规模与超大规模集成电路，使微机进入市场。 推出了以UNIX系统支撑的SUN工作站。 图形软件更加成熟 。
（5）日趋成熟的时期（ 20世纪90年代以后） 出现基于PC平台的价廉物美的CAD系统。 CAD系统的标准化：推出了CGI、OpenGL、IGES、STEP等
项目
逻辑思维能力
人
有很强的设计想像力和判断力， 能凭借经验进行创造设计，学习 快
计算机
已系统化、格式化，一般无学习能 力
信 息 的 组 织 和 信息的组织是自觉的，但不正规； 信息的组织是正规的、详细的；存 记忆存储能力 信息的记忆保存时间短，容量小 储时间长，容量大
工 作 的 适 应 能 工作时间过长时，效率下降，容 特别适合于从事重复性工作，可长
CAD技术及其在工程中的应用
计算机的介入给设计带来了巨大了的变革，传统意 义上的设计观念、设计方法及设计方式等都在计算机 的冲击下进行着不断的调整和变化。“21世纪的产品 设计是计算机辅助下的设计”，已经成为事实，无需 语言的证明。任何工程技术人员如果不能掌握这项技 术，都是无法想象的。
三个问题：
力
易疲劳和出差错
期保持高效率，很少出错
分析计算能力 直观分析能力强，数值运算能力 没有直观分析能力，数值运算能力
差，速度慢
很强，速度快
查 错 和 纠 错 能 能直观地查找设计错误，并及时 查错方式已系统化，受系统限制，
力
予以纠正；在纠错上具有很大的 适应性差，很难自动纠正各种错误
灵活性
信 息 的 输 入 输 能通过各种器官进行信息的传递，已系统化，格式化，速度快
广泛应用于医学、流体力学、有限元分析、气象分析
❖ 虚拟设计:计算机技术来生成一个逼真的三维视觉世界，让用户可以 从自己的视点出发，对虚拟世界客体进行浏览和交互考察。
1.2 CAD系统的构成及功 能
1.2.1 CAD系统的构成
1) 从硬件层面: 计算机硬件+软件+人
2) 从软件层面: 数值计算与处理+交互绘图与图形输入 输出+存储和管理设计数据库
1.2.2 CADwk.baidu.com统的功能
➢ 二维绘图、三维造型 ➢ 图形处理 ➢ 有限元分析 ➢ 优化设计 ➢ 三维运动机构分析与仿真 ➢ 二次开发工具 ➢ 数据管理 ➢ 数据交换
1.3 常用CAD软件
1) AutoCAD
AutoCAD是Autodesk公司开发的，是我们最为熟悉、用 途最为广泛的计算机辅助设计软件，该软件以几分之一的成本提 供了与专用小型机系统几乎相当的绘图能力，它向原来只能用手 工进行绘图和草图设计的工程师、设计师和建筑师提供了CAD能 力。AutoCAD的功能非常健全，用起来相当容易，用户一旦学 会程序命令和菜单结构，就能很快地完成手工所不可能完成或干 起来非常烦琐的工作。