机械cad技术基础

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1、第一章CAD技术概述1.1有关CAD方面的知识一、产品设计设计是指根据使用要求确定产品应具备的功能，构思产品的工作原理、总体布局、运动方式、力和能量的传递、结构形式、产品形状、色彩、材质、工艺、人机工程等事项，并转化为工程描述(图样、设计文件等)，以此作为制造的依据。因此，设计是产品的生命，也是产品制造的前提和基础。现代产品设汁强调采用先进的设汁方法和手段，作为一门多学科综合性应用技术，CAD技术就是现代设计方法及手段的综合体现。二、CAD技术CAD(ComputerAidedDesign)是利用计算机强有力

2、的计算功能和卨效率的图形处理能力，辅助进行产品的设计与分析的理论和方法，是综合了汁算机科学与工程设汁方法的S新发展而形成的一门新兴学科，-•般更多地称CAD技术。注意：1)CAD中D最先代表那个词；2)计算机绘图的方式：交互式绘图、被动式绘图(编程式绘图)；3)CAD技术和CAD系统的概念。CAD技术把产品的物理模型转化力存储在计算机屮的数字化模型从而力后续的工艺、制造、管理等环节提供了共享的信息源。现在CAD技术已不仅仅用于自动绘图或三维建模,而己成为一种广义的、综合性的关于设计的新技术，它涉及以下基础技术

3、：(1)图形处理技术。如二维交互图形技术、三维儿何造型技术及其他图形输入输出技术。(2)工程分析技术。如有限元分析、优化设计方法、物理特性计算(如面积、体积、惯性矩等计算)、模拟仿真以及各行各业屮的工程分析等。(3)数据管理与数据交换技术。如产品数据管理(PDM)、数据库、异构系统间的数据交换和接口等。(4)文档处理技术。如文档制作、编辑及文字处理等。(5)界面开发技术。如图形用户界面、网络用户界面、多通道多媒体智能用户界面等。(6)基于web的网络应用和开发技术。三、CG计算机图形学(CG〉的内涵：计算机图

4、形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专用设备上显示的原理、方法和技术的科学。CG的研究内容有以下四个方面：(1)硬件：指图形输人设备、图形处理设备、图形显示设备和图形绘制设备。(2)图形软件设计：如二维绘图系统、三维造型系统、动画制作系统、真实感图形生成系统等。(3)图形处理的理论与方法：如儿何元素和图形的生成方法、实体表示理论与拼合算法、图形变换、图形的消隐与裁剪、真实感图形生成等。近年来，CG向更深的方向发展，出现了分布式图形处理、声像一体化、虛拟现实、多媒体技术以及科学计算可视化等高新理论与技术。

5、(1)实际应用中的图形处理问题：涉及广阔的应用领域，如统计管理、测量、生物、医学、药学、模拟与动画、美术、办公自动化等。四、计算机绘图计算机绘图是CG中涉及工程图形绘制的一个分支，可将它看成一门工程技术，它为千百万人以软件操作方式绘制阁样提供服务。这就是说，计算机绘阁目前己作为一种成熟的技术，用软件方式提供给千千万万的普通用户，不要求这些用户通晓理论和算法，只需掌握软件功能及所要求的操作技能，就能实现计算机绘图的目的。值得指出的是：不应该将CAD与计算机绘图、计算机图形学混淆起来。计算机绘图的内涵：计算机绘图

6、是使用图形软件和计算机硬件进行绘图及有关标注的一种方法和技术，它以摆脱繁重的手工绘图为k要鬥細。二、CAD技术发展方向1.3CAD技术的发展和应用1.集成化在一个巾多种软件组成的复杂系统屮，例如计算机集成制造系统(CIMS)、并行工程(CE)等，集成的含义有多种，一般有功能集成、信息集成、过程集成及动态联盟屮企业的集成。此处所说的集成是指信息集成。由于设计是产品开发的首要环节，因此，CAD信息处于产品生命周期屮信息链的源头。为了提高系统的集成水平，CAD技术必须在以下几个方谢提高水平：(1)数字化产品建模(集

7、成产品信息模型)。必须提供针对产品全生命周期的统一的产品模型，该模型应该符合某种标准或者规范，其内容应该包括产品结构形状、设计过程以及设计所用的知识：在建模技术上，应该能提供性能优良的特征建模、参数化设计、变量化设计等方法。(2)产品数据交换。除了提供按n前己有的交换规范或者标准所开发的中性交换文件及其接口(如DXF，IGES，STEP文件)外，还需要发展新的交换思想和规范。(3)产品数据管理。应继续改进与提高PDM软件性能，有效管理与产品相关的所有数据以及与产品相关的所有过程。(4)继续改进与开发各种€八乂

8、(€八0，€八三'八?？“、)并使它们有机地集成起來。2.网络化因特网及Web技术的发展；迅速将设计丁.作推向网络协同的模式，因此，CAD技术必须在以下几个方面提高水平：(1)能够提供基于因特网的完善的协同设计环境。该环境具有电子会议、协同编辑、共享电子白板、图形和文字的浏览与批注、异构CAD和PDM软件的数据集成等功能，使用户能够进行协同设计。(2)提供网上多种CAD应用服务，例如设计任务规划、设