第4章 计算机辅助设计ppt课件.ppt

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1、第4章计算机辅助设计(1)ⅣComputerAidedDesign(CAD)第2章计算机辅助设计(CAD)计算机辅助设计（CAD）是现代产品设计中广泛采用的现代设计方法和手段。它在产品设计中的应用，不仅能显著提高产品的设计质量，而且可以大大缩减产品的设计周期。本章主要介绍了如下方面内容：●CAD的基本概念、发展概况、发展趋势●CAD系统的系统的组成及功能●工程数据的处理方法及CAD程序编制●机械工程数据库的创建与应用●计算机图形处理与三维造型●专用机械CAD系统的开发及应用内容简介4.1.1CAD技术的基本概念计算机辅助设计，即英文Computer

2、AidedDesign，简称CAD。它是一种利用计算机硬、软件系统辅助设计者对产品进行规划、分析计算、综合、模拟、评价、绘图和编写技术文件等设计活动的总称。这一技术的特点：它将设计人员的思维、综合分析和创造能力与计算机的高速运算、巨大数据存储和快速图形生成等能力很好地结合起来，来完成设计工作。因此，CAD是一个人机结合的设计系统。在这个系统中，它充分利用设计者和计算机的各自优点来完成设计工作。CAD是一种十分重要的现代设计方法，也是一门多学科综合应用的新技术。CAD技术是现代设计方法及手段的综合体现。4.1概述计算机辅助设计（CAD）涉及以下一些基础

3、技术：1)图形处理技术如自动绘图、几何建模、图形仿真及其它图形输入、输出技术。2)工程分析技术如有限元分析、优化设计及面向各种专业的工程分析等。3)数据管理与数据交换技术如数据库管理、产品数据管理、产品数据交换规范及接口技术等。4)文档处理技术如文档制作、编辑及文字处理等。5)软件设计技术如窗口界面设计、软件工具及软件工程规范等。CAD这一术语，目前已广泛见于世界各种科技文献资料中，因而已成为世界性的通用术语。随着计算机技术的迅猛发展，CAD技术已广泛应用于机械、电子、建筑、土木工程、航天、纺织等众多领域。应用CAD技术来进行产品设计，能使设计、生产

4、、维修工作快速而高效率地进行，所带来的经济效益是十分明显的。例如：过去生产一个大规模集成电路芯片，要花两年时间，用CAD只要两周即可完成。英国的三叉戟飞机比美国的波音747飞机早开工，却晚一年完成，其原因就是美国的747采用了CAD技术。美国GM公司汽车设计中应用CAD技术，使新型汽车的设计周期由5年缩短为3年，新产品的可信度由20﹪提高到60﹪。CAD技术诞生于20世纪50年代，至今已有50多年的发展历史，这一技术主要经历了如下几个发展时期：孕育形成时期（20世纪50年代）进入实际运用时期（20世纪60年代）成熟达到完全实用时期（20世纪70年代）

5、广泛运用时期（20世纪80年代）CAD技术所经历的这几个重要发展阶段如下表4-a所示：4.1.2CAD技术的发展简史阶段时间特　　点孕育形成阶段20世纪50年代提出CAD设想，为CAD应用进行硬、软件准备。研制成长阶段20世纪60年代研制成功实验性CAD系统，其中：有代表性的是美国GM公司和IBM公司开发的汽车前窗玻璃线型设计DAC-1系统，美国贝尔电话实验室用于印刷电路设计的CAD系统。技术商品化阶段20世纪70年代CAD开始实用化，从二维的电路设计发展到三维的飞机、汽车、造船等设计，出现了许多开发CAD系统的公司，如CV、Calma、Interg

6、raph、Applicon、IBM等。高速发展阶段20世纪80年代由于解决了三维几何造型、仿真等问题，应用范围不断扩大，大中型系统向微型化发展；出现了应用极广的微机CAD系统和性能优良的工作站CAD系统。全面普及阶段20世纪90年代随着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。表4-aCAD技术发展的基本阶段及特点最近10年是CAD高速发展与广泛应用的时代，许多行业（如机械、电子、航空、船舶、建筑等）已普遍接受CAD技术。CAD技术具有高智力、高效益、知识密集、更新速度快、综合性强等优点。CAD技术的

7、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。2.1.3CAD系统的功能及CAD设计的特点►图形处理如二维、三维图形生成、显示与修改，自动绘图；►图形仿真进行二维和三维的运动仿真、结构仿真，功能模拟；►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

8、订各种技术文件，如文档制作、编辑及文字处理等。►参数化设计标准化或系列化的零部件具有相似结构，但尺寸需经常改