计算机图形学与CAD技术-绪论

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1、课程目标：了解CAD技术的基本原理了解CAD的建模理论及方法了解利用CAD进行机械产品设计的过程了解CAD中的计算分析基本原理及过程基本掌握典型CAD系统的简单操作了解CAD技术的工程应用课程主要内容：?计算机辅助设计系统组成（软件、硬件、常用CAD系统等）?计算机图形学基本原理(图形的描述、图形变换、图形显示）?计算机辅助设计中的建模技术（曲线曲面建模、实体建模、特征建模、装配建模等）?计算机辅助设计中的工程计算处理（一般工程数据处理、工程设计及计算处理）?专业机械CAD系统的应用开发方法简介（二维CAD系统及三维

2、CAD系统的应用开发简介）?CAD技术在典型机械产品设计中的应用课程教学思路：形体定义输入1形体定义输入2形体定义输入n内部CSG＋BREP表达布尔运算结果形体BREP表达三角剖分显示数据结构显示渲染显示参数定义工程应用学时安排32学时上课20学时上机实验地点：东校区机房上机内容安排：曲面建模（4学时）零件设计（4学时）装配设计（4学时）计算分析（4学时）注意：上机时间安排参考书目《机械CAD技术》，王书亭等《计算机图形学教程》，唐荣锡等，第二版《计算机图形学》，孙家广，第三版《计算机辅助与非均匀有理B样条》，施法中《NUR

3、BS》，LesPiegl等《CAD/CAM/CAE》系统原理，KunwooLee等先修课程：《机械设计》、《计算方法》等第1讲机械CAD概论1.1．机械设计过程概述1.2．机械CAD技术概述1.2.1机械CAD的概念1.2.2机械CAD的内容1.2.3机械CAD的作用1.3．机械CAD系统构成1.3.1机械CAD系统层次结构1.3.2机械CAD系统的硬件1.3.3机械CAD系统的软件1.4．机械CAD技术的发展1.4.1机械CAD的发展历程1.4.2机械CAD的发展趋势1.5．CAD系统的选型附1.典型CAD系统软件介绍本章目

4、的：了解机械CAD基本概念了解机械CAD的主要内容和作用了解机械CAD系统的构成了解机械CAD发展的历史和趋势1）机械设计的基本涵义机械设计就是根据使用要求确定产品应该具备的功能，构想出产品的工作原理、结构形状、运动方式、力和能量的传递、以及所用材料等事项，并转化为具体的描述，例如图纸和设计文件等，以此作为制造的依据。机械设计是产品从需求分析、设计、制造、销售、使用和回收整个产品全生命周期中的一个重要环节，对产品成本的影响占80％。1.1．机械设计过程概述电机驱动蜗杆减速器，带动曲柄连杆机构，从而推动输送执行机构，实现工件自动

5、输送电能转化为机械能，实现机械运动例：某工件输送机构原理示意图市场需求调查提出开发计划设计任务书功能分析寻求解决方案拟订总体布局机械运动方案设计原理方案图主要尺寸及参数设计总体结构设计装配图零部件结构设计零件图技术文档产品规划阶段(需求分析)方案设计阶段（概念设计）技术设计阶段（详细设计）传统设计方法及流程:2）机械设计主要过程传统机械设计过程:需求分析调查研究、分析用户需求、收集资料，在此基础上确定产品功能，提出需求报告概念设计构思方案，分析和论证，获得一组可行的原理性方案，然后确定设计中一些大的框架，如绘制总体布局草图，确

6、定各零部件的基本结构和形状，建立数学模型，进行主要设计参数的分析计算与优化详细设计确定对象的细部结构，完成装配图和零件图的绘制，编写技术文档工艺设计确定工艺流程，编制工序文件，设计工装夹具，编写工艺技术文档详细设计的终结并不意味着最终获得了一个好的设计机械产品在经历了制造加工、样机测试、批量生产、以及销售使用后，会返回大量信息，需要对产品进行不断修改机械设计是一个“设计——评价——再设计”的反复迭代、不断优化的过程传统设计方法及工具：手工计算，计算器（尺），绘图板，最后产生设计蓝图传统设计过程的特点:每一环节靠手工完成，容易出

7、错设计方案靠经验，方案少，不优化不能进行复杂的力学分析，难以按动态的、精确的的方法计算大部分时间花在零件图、装配图上，可重用性差设计周期长、效率低，工作繁重3)机械CAD的需求背景在人工设计情况下，存在许多的缺点，因此实现某种程度的设计自动化，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计质量，就成为机械设计发展的迫切要求正是在这样的背景下产生了计算机辅助设计（CAD，ComputerAidedDesign）1.2.1CAD的基本概念20世纪60年代的观点科学计算和分析或计算机控制绘图机绘制出工程图1967年，美国学者D.T.ROSS的

8、定义把设计者与计算机结合为一个问题求解组，使之较各自单独工作时能更有效地达到设计问题的目标1972年，国际信息处理联合会的定义CAD是一种技术，其中人与机（计算机）结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科的方法的综合性协作提供了可能