计算机辅助设计(CAD)的基本原理与应用
计算机辅助设计与制造(CADCAM)
一、CAD/CAM概论CAD/CAM技术是一门多学科综合性应用技术，是20世纪制造领域最杰出的技术之一。
1．1 CAD/CAM的基本概念CAD(Computer Aided Design):是指工程技术人员以计算机为工具完成产品设计过程中的各项任务，如草图绘制、零件设计、装配设计、工装设计、工程分析等；CAPP(Computer Aided Process Planning):是指工艺人员利用计算机，根据产品制造工艺要求，交互或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法的选择、工艺路线和工序的设计等；CAM(Computer Aided Manufacturing):制造人员借助于计算机完成从生产准备到产品制造出来的过程中各个环节与活动，如数控加工编程、制造过程控制、质量检测等。
1.1.1 从产品制造的过程理解CAD/CAM传统制造概念与过程如图1。
1现代制造概念与过程利用计算机完成各个环节的工作成为CAD/CAM几点说明：1、计算机技术只能解决信息的查询与统计，信息的管理、重复而繁琐的工作等，而并不能代替人的工作，特别是创造性的工作。
2、现代制造概念很大，本书CAD/CAM的概念只涉及到产品的设计、工艺设计、加工、车间控制与质量控制等内容。
3、上述制造环中有三个流：物流、资金流与信息流。
4、企业制造资源有人、财、物、技术与信息。
1.1.2 CAD/CAM的基本功能在CAD/CAM系统中，人们利用计算机完成产品结构描述、工程信息表达、工程信息的传输与转化、信息管理等工作。
因此，CAD/CAM系统应具备以下基本功能：1、产品与过程的建模如何用计算机能够识别的数据（信息）来表达描述产品。
如产品形状结构的描述、产品加工特性的描述、如何将有限元分析所需要的网格及边界条件描述出来等等。
2、图形与图象处理在CAD/CAM系统中，图形图象仍然是产品形状与结构的主要表达形式，因此，如何在计算机中表达图形、对图形进行各种变换、编辑、消隐、光照等处理是CAD/CAM的基本功能。
计算机绘图课件
计算机绘图课件随着科技的不断发展，计算机技术已经深入到各个领域，其中绘图领域也不例外。
计算机绘图是一种利用计算机软件进行图形设计的方法，具有精度高、速度快、可重复性好等优点。
本文将从以下几个方面介绍计算机绘图课件。
一、计算机绘图的基本原理计算机绘图的基本原理是将图形转换为像素阵列，通过操作像素阵列来实现图形的绘制。
计算机绘图可以分为矢量图和位图两种类型。
矢量图是由数学公式描述的图形，可以无限缩放而不失真，适用于绘制几何图形、工程图纸等。
位图是由像素点阵列表示的图像，适用于绘制照片、风景等。
二、计算机绘图软件介绍目前市面上有很多计算机绘图软件，其中比较流行的有AutoCAD、SolidWorks、Photoshop等。
这些软件具有不同的特点和应用领域，可以根据需要进行选择。
例如，AutoCAD适用于绘制机械工程图、建筑平面图等，SolidWorks适用于绘制三维模型、装配图等，Photoshop 适用于处理图像、制作海报等。
三、计算机绘图课件制作制作计算机绘图课件需要考虑以下几个方面：要确定课件的主题和目的，明确要讲解的内容和重点；要选择合适的软件和工具，以便更好地展示教学内容；再次，要根据教学目标和学生特点设计教学环节，包括理论讲解、操作演示、学生练习等；要制作简洁明了的教学PPT，以便学生更好地理解和掌握教学内容。
四、计算机绘图课件的应用计算机绘图课件广泛应用于教育、设计、工程等领域。
在教育领域，计算机绘图课件可以帮助学生更好地掌握图形设计的基本原理和方法，提高他们的实践能力和创新思维。
在设计领域，计算机绘图课件可以帮助设计师更加高效地进行图形设计和制作，提高设计质量和效率。
在工程领域，计算机绘图课件可以帮助工程师更加准确地描述和表达设计思想，提高工程设计的精度和质量。
计算机绘图课件是当前计算机技术发展的一个重要方面，它可以帮助学生更好地掌握图形设计的基本原理和方法，提高实践能力和创新思维，同时也可以帮助设计师和工程师更加高效地进行图形设计和制作，提高设计质量和效率。
CAD技术在建筑工程教学中的应用
CAD技术在建筑工程教学中的应用【摘要】CAD技术在建筑工程教学中的应用日益重要。
本文首先介绍了CAD软件的基本原理与功能，然后分析了CAD技术在建筑设计课程、建筑施工课程和建筑工程管理课程中的应用。
接着探讨了CAD技术在学生实践教学中的作用。
结尾部分包括了CAD技术在建筑工程教学中的未来发展趋势，总结了其重要性，并展望了其应用前景。
CAD技术不仅可以提高建筑工程教学的效率和质量，还可以培养学生的实践能力和创新意识。
未来，随着CAD技术的不断发展和普及，建筑工程教学将更加贴近实际工作需求，为学生的职业发展奠定坚实基础。
CAD技术在建筑工程教学中的应用前景十分广阔，必将成为建筑工程教学的重要组成部分。
【关键词】CAD技术, 建筑工程教学, 应用, 基本原理, 功能, 建筑设计, 施工, 工程管理, 学生实践教学, 未来发展趋势, 重要性, 应用前景1. 引言1.1 CAD技术在建筑工程教学中的应用CAD技术在建筑工程教学中的应用已经成为现代建筑教育的重要组成部分。
随着计算机技术的不断发展和普及，CAD软件在建筑设计、建筑施工、建筑工程管理等领域的应用越来越广泛。
在建筑工程教学中，CAD技术的应用不仅可以提高学生的技术水平，还可以培养他们的创新能力和实践能力。
通过CAD软件的基本原理与功能的学习，学生可以掌握CAD软件的操作技巧和设计方法，进而在建筑设计课程中应用CAD技术进行建筑设计方案的制作与展示。
在建筑施工课程中，学生可以利用CAD软件对建筑施工过程进行模拟和优化，提高施工效率和质量。
在建筑工程管理课程中，学生可以利用CAD软件进行项目管理和资源调配，提高工程管理的效率和精度。
CAD技术还可以在学生实践教学中广泛应用，帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提升他们的综合能力。
2. 正文2.1 CAD软件的基本原理与功能CAD，即计算机辅助设计，是指利用计算机进行设计和绘图的技术。
CAD软件作为CAD技术的工具，主要功能包括绘图、编辑、修改、测量、标注等各种设计工作。
微电子第六章集成电路计算机辅助设计
(1)版图生成
对数字电路，目前已有不少版图白动设计软件。但是对模拟集成电路， 基本还要依靠手工设计，即调用版图设计软件中的版图绘制模块，由 设计人员以人机交互方式完成版图的绘制。
(2)版图校验
为了保证生成的版图“正确无误”，一般需要进行下述3方面校验工作。 (a)设计规则校验(DRC：Design Rules check)：检查版图几何尺寸是否
6.1.1 计算机辅助设计（CAD)和设计自动 化(DA)
1 设计自动化[DA]
如果计算机能根据集成电路的设计指标要求， 自动完成电路设计和版图设计任务，就称之为设 计自动化(Design Automation)。
2 计算机辅助设计[CAD]
目前在集成电路的设计领域内，只对个别的情况， 例如采用可编程逻辑阵列 (PLA)结构实现的集成 电路，做到了设计自动化。大部分集成电路设计 中，要由 “人”为主导，同时需借助于计算机帮 助入工迅速而准确地完成设计任务。
6.1.2 CAD技术的优点
(a)减轻人工劳动，缩短设计周期：在集成电路版图 设计中要绘制、修改版图并要处理大量数据。
(b)保证设计的正确性：用手工方法绘版图和统计坐 标数据时，在几十万甚至几百万个矩形图形和坐 标数据中山现个别错误几乎是不可避免的。
(c)提高设计质量、节省设计费用：采用CAD技术可 以不必经过投片，而在线路设计阶段可对不同方 案进行计算机模拟分析，选取出较好的方案，并 进而对择优选用的电路进行灵敏度分桥、容差分 析和中心值优化设计，在提高设计质量的同时又 节省了研制费用。
6.2.2 OrCAD／Capture CIS软件
1. Capture CIS软件的构成
6.2.2 OrCAD／Capture CIS软件
CAD即计算机辅助设计(Computer Aided Design
CAD即计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD），其概念和内涵正在不断地发展中。
1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与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，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。
CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、造型、分析和编写技术文档等设计活动的总称。
根据模型的不同，CAD系统一般分为二维CAD和三维CAD系统。
二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合，系统内表达的任何设计都变成了几何图形，所依赖的数学模型是几何模型，系统记录了这些图素的几何特征。
二维CAD系统一般由图形的输入与编辑、硬件接口、数据接口和二次开发工具等几部分组成。
三维CAD系统的核心是产品的三维模型。
三维模型是在计算机中将产品的实际形状表示成为三维的模型，模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、体的各种信息。
计算机三维模型的描述经历了从线框模型、表面模型到实体模型的发展，所表达的几何体信息越来越完整和准确，能解决“设计”的范围越广。
其中，线框模型只是用几何体的棱线表示几何体的外形，就如同用线架搭出的形状一样，模型中没有表面、体积等信息。
表面模型是利用几何形状的外表面构造模型，就如同在线框模型上蒙了一层外皮，使几何形状具有了一定的轮廓，可以产生诸如阴影、消隐等效果，但模型中缺乏几何形状体积的概念，如同一个几何体的空壳。
几何模型发展到实体模型阶段，封闭的几何表面构成了一定的体积，形成了几何形状的体的概念，如同在几何体的中间填充了一定的物质，使之具有了如重量、密度等特性，且可以检查两个几何体的碰撞和干涉等。
由于三维CAD系统的模型包含了更多的实际结构特征，使用户在采用三维CAD造型工具进行产品结构设计时，更能反映实际产品的构造或加工制造过程。
CAD／CAM的基本概念
CAD／CAM的基本概念cad/cam的基本概念一、概念cad(计算机辅助设计)和cam(计算机辅助制造)是60年代以来迅速发展起来的一门新兴的综合性计算机应用技术。
计算机辅助设计和制造，简称cad/cam，指的是以计算机作为主要技术手段，处理各种数字信息与图形信息，辅助完成产品设计和制造中的各项活动。
计算机辅助设计是一种将人与计算机结合起来，充分利用两者优势的新型设计方法。
从思维的角度来看，设计过程包括分析和综合。
人们可以进行创造性思维活动，综合和分析设计方法，并将其转化为数学模型，然后由计算机和程序处理以分析这些模型。
在程序运行过程中，人们可以对设计结果进行评估，控制设计过程；计算机可以充分发挥其分析、计算和存储信息的能力，完成信息管理、绘图、仿真、优化等数值分析任务。
人机结合可以在设计过程中充分发挥各自的优势，有利于获得最优的设计结果，缩短设计周期。
计算机辅助制造是利用计算机对制造过程进行设计、管理和控制。
一般说来．计算机辅助制造包括工艺设计、数控编程和机器人编程等内容。
工艺设计主要是确定零件的加工方法、加工顺序和所用设备。
近年来，计算机辅助工艺设计(capp)已逐渐形成了一门独立的技术分支。
当采用nc(numericalcontrol数控)机床加工零件时，需要编制nc机床的控制程序。
计算机辅助编制nc程序，不但效率高，而且错误率很低。
在自动化的生产线上，采用机器人完成装配相传送等项任务。
利用计算机也可以实现机器人编程。
在这里的cam部分，主要阐述nc加工原理与程序编制，而不涉及机器人编程问题。
计算机辅助设计和计算机辅助制造密切相关。
起初，计算机辅助几何设计和数控加工自动编程是两个独立的分支。
然而，随着它们的普及和应用，它们之间的相互依赖性越来越明显。
只有与数控加工相配合，设计系统才能充分发挥其巨大的优势。
另一方面，数控技术只有依靠设计系统生成的模型才能发挥其效率。
因此，在实际应用中，二者自然紧密结合，形成了计算机辅助设计与制造集成系统。
计算机辅助设计课程总结
计算机辅助设计课程总结计算机辅助设计(CAD)是一种重要的计算机技术,用于创建、编辑和修改三维图形和模型,广泛应用于机械、电子、建筑、航空航天和其他领域。
在本文中,我们将总结计算机辅助设计课程的主要内容和收获。
一、课程概述计算机辅助设计课程旨在教授如何使用计算机软件来创建三维模型和图形,以及如何使用这些软件进行设计、分析和模拟。
该课程通常包括CAD软件的基础知识、三维建模、图形绘制、材料力学分析和有限元模拟等内容。
二、课程内容1. 计算机辅助设计软件的基础知识本课程将介绍CAD软件的基本概念、功能和界面,包括鼠标操作、文本编辑、文件管理等内容。
2. 三维建模三维建模是计算机辅助设计的基础,本课程将介绍三维建模的基本原理和方法,包括实体建模、曲面建模、纹理映射等内容。
3. 图形绘制图形绘制是CAD软件中的重要功能之一,本课程将介绍图形绘制的基本原理和方法,包括线条、阴影、颜色和纹理等内容。
4. 材料力学分析材料力学分析是CAD软件中的重要功能之一,本课程将介绍材料力学分析的基本原理和方法,包括应力分析、应变分析、材料性能等内容。
5. 有限元模拟有限元模拟是一种常用的CAD软件分析技术,本课程将介绍有限元模拟的基本原理和方法,包括求解器的选择、网格划分、元素定义等内容。
三、课程收获通过本课程的学习,学生将掌握计算机辅助设计的基础知识和方法,能够熟练使用CAD软件进行三维建模、图形绘制和材料力学分析等操作。
此外,学生还将学会如何有效地利用计算机辅助设计软件进行协作和沟通,这对于在实际项目中应用计算机辅助设计是非常重要的。
四、拓展除了以上课程的主要内容和收获外,计算机辅助设计课程还可以拓展以下内容:1. 三维动画制作三维动画制作是计算机辅助设计的另一个重要应用领域,本课程将介绍三维动画制作的基本方法和技巧,包括角色设计、场景设定、动画制作等内容。
2. 虚拟现实技术虚拟现实技术是计算机辅助设计的另一个重要应用领域,本课程将介绍虚拟现实技术的基本原理和应用方法,包括虚拟现实建模、虚拟现实交互等内容。
计算机辅助设计
③ 基于特征的设计 特征设计是用易于识别的、包含加工信息的几何单元(如孔、
槽，倒角等)来取代以往设计中所用的纯几何描述(如直线、圆 弧等)。
与传统的机械设计相比，CAD技术都有着巨大的优越性。
主要表现在： ① CAD可以提高设计质量。 ② CAD可以节省时间，提高生产率。 ③ CAD可以较大幅度地降低成本。 ④ CAD技术将设计人员从繁琐的计算和绘图工作中解放出
来，使其可以从事更多的创造性劳动。
（2）计算机辅助设计的研究热点及展望 CAD技术现今及将来会在以下几方面进行重点研究，并将
知识获取
专家系统部分
人机界面
知识库 模式性知识 数值分析法 规则性知识
自学习机
推理机
设计资料 数据库
逻辑推理 模式联想
分析计算
CAD部分
用户
图形交互 输入输出
绘图及文 件编写
动态 数据库
图1-6
由图1-6可知，一个智能CAD系统由以下几个部分组成： ① 知识获取，用来获取来自领域专家的知识；
② 知识库，用来存放各种知识，工作时与推理机交换信息； ③ 自学习机，在推理过程中进行学习，将得到的新知识不断充 实知识库，并删除知识库中过时的知识； ④ 人机界面，是用户与系统的接口； ⑤ 绘图和文件编写，从中间数据库获取结果数据，采用交互或 自动化的方式产生图样和设计文件； ⑥ 动态数据库，存放推理过程的中间结果、用户输入信息及最 终结果； ⑦ 推理机是整个系统的核心，其任务是将输入要求与知识库相 匹配，触发适用的规划，使有关结论得到执行。推理机要对各 组成部分实现控制，解决各结论之间的矛盾，对设计结束进行 评价和决策，最后得到最佳设计结果； ⑧ 分析计算部分，用各种程序进行计算和分析，给推理机提供 定量的评价和决策数据； ⑨ 设计资料数据库，存放大量的设计标准和参考资料，用来支 持分析计算、评价及决策过程。
CAD说课稿
CAD说课稿一、说课目标本节课的教学目标是让学生了解CAD（计算机辅助设计）的基本概念和应用领域，并能够掌握CAD软件的基本操作和常用功能。
二、说课重点本节课的重点是让学生了解CAD的基本概念和应用领域，并能够掌握CAD软件的基本操作和常用功能。
三、说课难点本节课的难点是帮助学生理解CAD的三维设计原理和应用技巧，并能够运用CAD软件进行三维建模。
四、教学内容及安排本节课的教学内容主要包括以下几个方面：1. CAD的基本概念和应用领域（10分钟）首先，我将向学生介绍CAD的基本概念，即计算机辅助设计的简称，它是利用计算机技术来辅助进行设计和制造的过程。
我会通过举例说明CAD在建筑、机械、电子等领域的应用，并引导学生思考CAD在现代工程设计中的重要性。
2. CAD软件的基本操作和常用功能（30分钟）接下来，我将向学生详细介绍CAD软件的基本操作和常用功能。
首先，我会演示如何打开CAD软件，并介绍CAD软件的界面布局和常用工具栏。
然后，我会讲解CAD软件的基本绘图命令，如直线、圆、矩形等，并通过实例演示如何使用这些命令进行绘图。
此外，我还会介绍CAD软件的编辑功能，如复制、移动、旋转等，以及CAD软件的图层管理和尺寸标注等常用功能。
3. CAD的三维设计原理和应用技巧（40分钟）在本节课的重点内容中，我将向学生介绍CAD的三维设计原理和应用技巧。
首先，我会讲解三维坐标系的概念和三维物体的表示方法。
然后，我会演示如何使用CAD软件进行三维建模，包括创建三维实体、修改三维实体的属性和应用材质等。
同时，我还会介绍CAD软件中的三维视图和观察功能，以及三维物体的旋转、缩放和平移等操作方法。
4. 练习与实践（30分钟）最后，我将安排学生进行练习和实践，巩固他们对CAD软件的掌握程度。
我会提供一些简单的绘图和建模题目，让学生在课堂上进行实际操作，并指导他们如何运用所学的CAD知识完成任务。
同时，我会鼓励学生积极思考和交流，促进他们的学习效果。
CAD在建筑设计中的应用
CAD在建筑设计中的应用摘要：计算机辅助设计（CAD）在建筑设计中应用已经成为一种不可或缺的工具。
本文将探讨CAD在建筑设计中的应用，包括建筑设计的范围、CAD技术的发展、CAD在建筑设计中所需的技能和CAD的优势。
本文从实际案例出发，研究了CAD在建筑设计中的具体应用，并将展望CAD在建筑设计中的未来发展趋势。
正文：1.建筑设计的范围建筑设计是一项综合性、系统性、创造性的工程设计活动，涉及建筑学、结构学、地质学、暖通学、给排水、电气学、声学、美学、环境学等多个专业领域。
建筑设计是建筑创作的基础，是保证建筑质量与效益的基础性工作。
2.CAD技术的发展计算机辅助设计技术是以计算机为工具，辅助建筑设计师完成设计工作、模拟设计效果、验证设计方案的技术。
随着计算机技术的快速发展，CAD技术也在不断发展和完善，从CAD的二维设计到三维设计、虚拟现实、数据共享等多个领域，为建筑设计提供了更多的选择和可能。
3.CAD在建筑设计中所需的技能为了便于运用CAD技术完成建筑设计，建筑设计师需要具备一定的CAD应用知识、技能和经验，以使其更好地发挥CAD技术在建筑设计中的作用。
建筑设计师需要了解CAD软件的基本操作、建筑结构的设计原理与要求，掌握CAD软件中的三维建模、可视化效果、动画演示等技术，以及对建筑设计相关标准和规范的熟悉。
4.CAD的优势CAD技术在建筑设计中的应用具有一系列的优势。
首先，CAD设计速度快、效率高，可以快速完成设计，缩短建筑设计周期；其次，CAD可以模拟建筑结构，可以为设计师直观展现建筑的效果，更直观形象地呈现设计效果，有助于设计师与客户的交流；第三，CAD软件可以进行多种情景模拟，预测不同方案的效果，提高设计的科学性和可行性。
5.CAD在建筑设计中的具体应用CAD技术在建筑设计中的具体应用有很多，例如，在建筑设计的初期阶段，通过CAD技术可以制作建筑模型，对建筑结构、空间布局等进行优化调整。
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计算机辅助设计（CAD）的基本原理与应用计算机辅助设计（CAD）是利用计算机软件和硬件技术来辅助进行设计创作的一种工具和方法。
它综合了计算机科学、工程学和艺术设计等领域的知识与技术，使得设计人员能够更高效、更精确地完成各种设计任务。
本文将介绍CAD的基本原理和应用，并探讨其在不同领域的发展和应用前景。
一、CAD的基本原理
CAD的基本原理涉及到计算机科学和工程学等学科的理论和技术。
首先，CAD依靠计算机的运算能力和储存空间来处理和存储大量的设计数据。
通过建立数学模型，CAD可以对设计对象进行准确的描述和分析。
其次，CAD利用计算机图形学的方法和算法，实现了设计对象的三维显示和动态交互。
设计人员可以通过CAD软件完成对设计对象的旋转、平移、缩放等操作，以实现设计的调整和优化。
此外，CAD 还提供了各种工具和功能，如几何建模、约束设计、装配分析等，以支持设计的各个环节。
二、CAD的应用领域
CAD的应用领域广泛，包括但不限于以下几个方面。
1. 机械设计：CAD在机械设计领域的应用较为常见。
通过CAD软件，设计师可以实现机械零件的三维建模和装配设计，进行运动学和动力学分析，从而提高机械系统的设计效率和性能。
2. 建筑设计：CAD在建筑设计领域起着重要的作用。
设计师可以利用CAD软件进行建筑结构的绘制、平面布局和立体模拟，以及参数化
设计和虚拟现实的应用，从而实现建筑设计的可视化和数字化。
3. 电子电路设计：CAD在电子电路设计与布局方面有着广泛的应用。
通过CAD软件，设计师可以进行电路元件的选择和连接设计，自动生
成电路图纸和布局图，并进行电路仿真和性能分析。
4. 汽车工程：CAD在汽车工程中的应用也非常重要。
通过CAD软件，设计师可以实现汽车外形的建模和造型设计，进行碰撞检测和流
体仿真，以及进行汽车零部件的装配和工艺规划等。
5. 航空航天：CAD在航空航天工程中具有广泛的应用。
设计师可以利用CAD软件进行飞机和航天器的设计和分析，进行气动力学和结构
强度计算，以及进行飞行模拟和导航系统设计等。
三、CAD的发展与应用前景
CAD作为一种重要的设计工具，随着计算机技术和软件工程的不断进步，其应用前景仍然非常广阔。
首先，随着云计算和大数据技术的发展，CAD可以与其他技术和数据进行集成，实现更加智能化和全面化的设计分析。
例如，通过机器
学习和人工智能的方法，CAD可以对设计对象进行自动评估和优化，
提供更加可靠和高效的设计方案。
其次，虚拟现实和增强现实技术的兴起，为CAD的应用带来了全
新的可能。
设计师可以通过虚拟现实设备，如头戴式显示器和手柄控
制器，实现对设计对象的沉浸式体验和操作，提升设计的创作性和感知性。
此外，CAD的应用还可以与物联网和生物技术等领域相结合，实现更加智能和可持续的设计解决方案。
例如，通过与传感器和无线网络的连接，CAD可以实现对设计对象的实时监测和反馈，以提高设计的效率和可靠性。
综上所述，计算机辅助设计（CAD）在各个领域都有着重要的应用和发展前景。
通过CAD的支持和辅助，设计人员可以更加高效、精确和创造性地完成设计任务，推动科技和工程的进步与发展。
对于今后的CAD技术发展，我们有理由相信，随着技术的不断创新和突破，CAD将会在更多的领域中发挥出更大的作用，为人类的设计创造贡献更多的智慧与力量。