计算机辅助设计及其在工程领域中的应用

1、CADCAD技术及其在工程中的应用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。的冲击下进行着不断的调整和变化。“21“21世纪的产品世纪的产品设计是计算机辅助下的设计设计是计算机辅助下的设计”，已经成为事实，无需，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。术，都是无法想象的。 如何成为一名CAD设计师三个问题： CAD

2、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1 CADCAD技术及其发展历程和趋势，技术及其发展历程和趋势，CADCAD系统的系统的 组成和功能，常用组成和功能，常用CADCAD软件软件 1.1 1.1 CADCAD技术技术1.1.1 1.1.1 什么是什么是CADCAD CADCAD是工程技术人员与计算是工程技术人员与计算机相结合、各尽所长、应用多机相结合、各尽所长、应用多学科的方法综合有效地进行问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。题求解的先进信息处理技术。它把人类的决策判断、创造能它把人类的决策判断、创造能力与计算机的高速运

3、算、信息力与计算机的高速运算、信息存储等功能有机结合起来，从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、而达到缩短工程产品设计周期、提高设计质量的目的。提高设计质量的目的。 简单地讲，简单地讲，CADCAD是工程技术是工程技术人员利用计算机达到最佳的设人员利用计算机达到最佳的设计目的。计目的。CADCAD是是Computer Aided DesignComputer Aided Design（计算机辅助设计）的缩写计算机辅助设计）的缩写CADCAD概念的实质在于：概念的实质在于： （1 1）人机各尽所长；）人机各尽所长； （2 2）人机交互结合；）人机交互结合； （3 3）最佳设计效

4、率。）最佳设计效率。 CADCAD技术的主要作用如下技术的主要作用如下: : （1 1）提高设计质量和设计效率。）提高设计质量和设计效率。 （2 2）能够充分发挥设计人员创造性。）能够充分发挥设计人员创造性。 （3 3）缩短设计周期。）缩短设计周期。1.1.2 1.1.2 CADCAD技术发展历程技术发展历程 CADCAD技术随着计算机及其外围设备、图形输入输出设备、软件技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。术的发展而发展。（1 1）准备和诞生时期（）准备和诞生时期（2020世纪世纪50-6050-60年代）年代） 电子管计算机电子管计算机 1950 1950

5、麻省理工学院（麻省理工学院（MITMIT）能够显示简单图形的图形显示器能够显示简单图形的图形显示器 1958 1958 滚筒式绘图机滚筒式绘图机 1959 1959 麻省理工学院（麻省理工学院（MITMIT）在一次学会上明确提出了在一次学会上明确提出了CADCAD的的 概念概念 （2 2） 蓬勃发展和进入应用的时期（蓬勃发展和进入应用的时期（ 20 20世纪世纪6060年代）年代） 两次对两次对CADCAD产生重大影响的事件：产生重大影响的事件： 19631963，MITMIT的的研究生研究生IvanIvan研究出了研究出了SketchpadSketchpad交互式图形交互式图形 系统；系统；

6、 1963 1963年，年，GMGM和和IBMIBM公司开发出了公司开发出了DACDAC1 1系统（世界上第一系统（世界上第一 套套CADCAD系统）；系统）； 计算机及图形设备价格昂贵，技术复杂。计算机及图形设备价格昂贵，技术复杂。 （3 3）广泛应用时期（）广泛应用时期（ 20 20世纪世纪7070年代）年代） 集成电路用于计算机，使计算机平台的性能大为提高。集成电路用于计算机，使计算机平台的性能大为提高。 出现了以小型计算机为平台的出现了以小型计算机为平台的CADCAD系统。系统。 图形软件和图形软件和CADCAD应用支撑软件不断得到充实与提高应用支撑软件不断得到充实与提高。（4 4）飞

7、速发展时期（）飞速发展时期（ 20 20世纪世纪8080年代）年代） 出现了大规模与超大规模集成电路，使微机进入市场。出现了大规模与超大规模集成电路，使微机进入市场。 推出了以推出了以UNIXUNIX系统支撑的系统支撑的SUNSUN工作站。工作站。 图形软件更加成熟图形软件更加成熟 。（5 5）日趋成熟的时期（）日趋成熟的时期（ 20 20世纪世纪9090年代以后）年代以后） 出现基于出现基于PCPC平台的价廉物美的平台的价廉物美的CADCAD系统。系统。 CADCAD系统的标准化：推出了系统的标准化：推出了CGICGI、OpenGLOpenGL、IGESIGES、STEPSTEP等等 图形标

8、准。图形标准。 v 。 1.3 常用CAD软件 1) AutoCAD1) AutoCAD AutoCAD AutoCAD是是AutodeskAutodesk公司开发的，是我们最为熟悉、用公司开发的，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工进行绘图和草图设计的工程师、设计师和建筑师提供了CADCAD能能力。力。AutoCADAutoCAD的功能非

9、常健全，用起来相当容易，用户一旦学会的功能非常健全，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。来非常烦琐的工作。 AutoCADAutoCAD的性能由宠大的第三方的工作而得到进一步增的性能由宠大的第三方的工作而得到进一步增强。强。AutoCADAutoCAD自身只提供了一些程序，使特殊的用户能对基自身只提供了一些程序，使特殊的用户能对基本的本的AutoCADAutoCAD进行改造工作。目前国内的许多机械设计、建进行改造工作。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

10、是筑设计的中文版专业软件的内核都是AutoCADAutoCAD。 AutoCAD AutoCAD最大的优势是绘制工程制图，它专业性强，绘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。这一特点使一特点使AutoCADAutoCAD在建筑、室内设计中的运用相当广泛，但在建筑、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。对产品建模却有一定的限制性。AutoCad平面绘图AutoCad三维建模 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

11、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。2) CAXA电子图板 3) 3DSMAX 3D Studio MAX3D Studio MAX（3DMAX3DMAX）是由是由AutodeskAutodesk公司开发的微机动画制作公司开发的微机动画制作系统，在系统，在19961996年，该软件一发布，其优异的性能就引起了广大动画制年，该软件一发布，其优异的性能就引起了广大动

12、画制作用户的关注，并迅速推广，甚至应用于影视方面的动画制作。作用户的关注，并迅速推广，甚至应用于影视方面的动画制作。 3 3DMAXDMAX由于有参数尺寸直接键入的功能和强大的由于有参数尺寸直接键入的功能和强大的NurbsNurbs曲面功能，曲面功能，制作出来的模型精度极高。而且所建模型的占有容易广大，在一般的制作出来的模型精度极高。而且所建模型的占有容易广大，在一般的PCPC机上都能自如运用。因此，在建模上已逐渐取代机上都能自如运用。因此，在建模上已逐渐取代AutoCADAutoCAD而被广泛运而被广泛运用。用。4) Pro/Engineer Pro/ENGINEERPro/ENGINEER

13、（Pro/EPro/E）是由美国是由美国PTCPTC公司开发的惟一的一整套工业公司开发的惟一的一整套工业设计自动化软件产品，它以参数化和基于特征建模的技术，提供给设计设计自动化软件产品，它以参数化和基于特征建模的技术，提供给设计师一个革命性的方法去实现工业设计自动化。师一个革命性的方法去实现工业设计自动化。 Pro/E Pro/E是由一个产品系列模块组成的，专门应用于产品从设计到制是由一个产品系列模块组成的，专门应用于产品从设计到制造全过程的产品系列，这些模块都可以在应用包中购买，允许用户构成造全过程的产品系列，这些模块都可以在应用包中购买，允许用户构成适合自己需要的适合自己需要的Pro/EP

14、ro/E结构，另外还允许持有许可证的共享用户在网络中结构，另外还允许持有许可证的共享用户在网络中“浮动地浮动地”选择模块。所以，选择模块。所以，Pro/EPro/E是目前计算机辅助设计中最为专业的是目前计算机辅助设计中最为专业的软件之一。软件之一。减速器建模与装配Pro/E下动画仿真2 CAD技术在工程中的应用 CADCAD是计算机科学与工程设计学科相结合形成的新兴是计算机科学与工程设计学科相结合形成的新兴技术，是计算机在工程中最有影响的应用技术之一。技术，是计算机在工程中最有影响的应用技术之一。CADCAD技术曾被美国国家工程科学院评为当代十项最杰出的工技术曾被美国国家工程科学院评为当代十项

15、最杰出的工程技术成就之一。程技术成就之一。 当前，当前，无论是军事工业还是民用工业，无论是建筑无论是军事工业还是民用工业，无论是建筑行业还是制造加工行业，无论是机械、电子、轻纺行业行业还是制造加工行业，无论是机械、电子、轻纺行业还是文体、影视广告行业等都离不开还是文体、影视广告行业等都离不开CADCAD技术。技术。 这是一项既实用这是一项既实用而又具美感的系而又具美感的系統統化化设计。从设计物设计。从设计物的生产方式来看的生产方式来看，它包括了以下，它包括了以下两大类型两大类型： 手工手工艺设计艺设计 工业设计2.1 产品设计手工手工艺设计具有文化性、多样性和个性化的特征艺设计具有文化性、多样

16、性和个性化的特征：2 2.1.1 .1.1 手工手工艺设计艺设计首饰和摆设手工手工艺设计（一）艺设计（一） 珠宝首饰设计珠宝首饰设计珠宝设计珠宝设计手工手工艺设计（二）艺设计（二） 家俱设计家俱设计 这这是以是以群体群体和大和大量生产为基础量生产为基础，应用应用不同功能的不同功能的设备设备，对原料进行标准化对原料进行标准化、大批量加工的、大批量加工的设计设计形式。形式。 是当前最热门专业之一。是当前最热门专业之一。工业设计工业设计是以作是以作为为人人产品产品环境环境社会社会的中的中介介为设计原则为设计原则2.1.2 2.1.2 工业设计工业设计工业设计（一）工业设计（一） 工业产品设计工业产品

17、设计( (机械产品）机械产品）浴室用品浴室用品设计设计工业设计（二）工业设计（二） 家庭用品设计家庭用品设计烹饪产品的设计烹饪产品的设计工业设计（三）工业设计（三） 电子产品设计电子产品设计乔布斯乔布斯苹果电脑苹果电脑, , 科技科技产品产品中的精品中的精品罗技的顶级鼠标罗技的顶级鼠标数码相机数码相机儿童玩具设计工业设计（四）工业设计（四） 玩具设计玩具设计 室内环境设计室内环境设计室外环境设计室外环境设计2.3 空间/环境设计 建筑设计建筑设计这这是是建筑建筑物的物的结构结构、空间空间、造型及功能等方面的、造型及功能等方面的设计设计：空间空间/ /环境设计（一）环境设计（一） 建筑设计建筑设

18、计 这这是是建筑物内部的空间构成建筑物内部的空间构成、功能要求和、功能要求和样式风格的设计样式风格的设计。由。由于于家具家具在室在室內內环境环境中起著重要的作用，家具中起著重要的作用，家具设计设计也可也可属于这一范畴属于这一范畴。空间空间/ /环境设计（二）环境设计（二） 室内环境设计室内环境设计空间空间/ /环境设计（三）环境设计（三） 室外环境设计室外环境设计 在在CADCAD设计的实践活动中设计的实践活动中，跨，跨领域的运作领域的运作是非常普遍的，例如是非常普遍的，例如“企业企业形象形象设计设计” ” ，是以是以企业企业管管理理为基础为基础，融合，融合传播学传播学、市场学、市场学、心理学心理学等多等多种学种学科的研究