计算机辅助设计
计算机辅助设计的历史演变
计算机辅助设计的历史演变计算机辅助设计（CAD）的历史演变是一个技术进步和创新不断推动的过程。
从最初的手工绘图到现代的数字化设计，CAD的发展经历了多个阶段，每个阶段都代表了技术的重大突破。
一、计算机辅助设计的起源与早期发展计算机辅助设计的历史可以追溯到20世纪50年代，当时计算机技术刚刚起步。
最早的CAD系统是为大型企业和研究机构设计的，主要用于复杂的工程计算和模拟。
这一时期的CAD系统功能有限，主要依赖于批处理方式运行，用户需要编写程序来描述设计意图。
1.1 早期的CAD系统最早的CAD系统包括MIT的"SAGE"项目和通用汽车的"DASH"系统。
这些系统主要用于飞机和汽车的设计，它们通过数字化手段提高了设计效率和精度。
然而，由于硬件成本高昂和操作复杂，这些系统并未得到广泛普及。
1.2 图形显示技术的发展60年代，随着图形显示技术的发展，CAD系统开始支持图形界面，使得设计师能够直观地看到设计结果。
这一时期，出现了如"Auto-Sketch"和"CADAM"等早期的交互式CAD系统，它们允许用户通过光笔或键盘输入来创建和修改设计。
二、交互式CAD系统的兴起与成熟70年代至80年代，随着个人计算机的普及和图形处理技术的进步，交互式CAD系统得到了快速发展。
这一时期的CAD系统不仅功能更加强大，而且操作更加友好，使得更多的设计师能够利用计算机进行设计工作。
2.1 交互式CAD系统的普及70年代末，随着苹果II和IBM PC等个人计算机的推出，CAD软件开始向个人用户转移。
这一时期，Autodesk公司的"AutoCAD"软件的问世，标志着CAD软件进入了一个新的时代。
AutoCAD以其易用性和强大的功能迅速占领市场，成为行业标准。
2.2 三维CAD的发展80年代，随着计算机处理能力的增强，三维CAD系统开始出现。
什么是计算机辅助设计
什么是计算机辅助设计CAD技术在工程、建筑、制造、航空航天等领域得到广泛应用。
计算机辅助设计有以下几个主要特点：1.数字化设计：CAD技术将设计过程数字化，使设计师可以在计算机界面上创建、修改和操控设计对象。
相较于传统纸质设计，CAD技术提供了更丰富的工具和操作方式，使得设计过程更加高效。
2.实时反馈：CAD软件可以立即反馈设计修改的结果，设计师可以通过观察计算机屏幕上的模型实时查看设计结果。
这种实时反馈可以大大加快设计过程，减少错误和重复劳动。
3.精度与准确性：CAD软件能够以高精度生成和处理设计信息，几何形状、尺寸、比例等可以在计算机中精确控制。
设计师可以通过CAD技术在设计初期发现并解决设计问题，避免在实际制造或建造过程中出现问题。
4.数据交互与共享：CAD技术使用的通用文件格式（如DXF、DWG等）使得设计数据可以方便地在不同软件之间交互和共享。
多个设计师可以同时使用相同的设计数据，协作完成设计任务。
5.模拟和分析：CAD软件还可以进行模拟和分析，如强度分析、流体分析、热分析等。
设计师可以使用这些分析结果来改善设计方案，提高产品或建筑的性能。
CAD对于设计行业的影响巨大。
它提供了设计过程的快速迭代和精确控制，设计师能够更加专注于创造性的任务。
通过CAD技术，设计师可以更好地实现其设计理念，并更好地满足客户需求。
然而，CAD技术也带来了一些挑战。
首先，CAD软件和硬件的投入成本较高，尤其是需要处理大型数据模型的项目。
其次，CAD技术的使用需要一定的技术培训和经验，这对于一些设计师来说可能是一个障碍。
尽管如此，计算机辅助设计仍然是设计行业中不可或缺的一项技术。
随着计算机软硬件技术的不断发展，CAD技术也在不断创新和演进。
它将继续推动设计行业的发展，为设计师提供更强大、更灵活的工具，使设计过程更快速、更准确、更创新。
《计算机辅助设计》教学大纲
《计算机辅助设计》教学大纲课程名称：计算机辅助设计课程代码：CAD001学分数：3学分课程性质：专业必修课先修课程："工程制图"、"机械制图"等相关课程授课对象：工程专业本科生课程简介：本课程主要通过教授计算机辅助设计的基本原理、技巧和应用，培养学生使用计算机辅助设计技术进行工程设计和制图的能力。
通过课程学习，学生将了解计算机辅助设计软件的常见功能、操作流程和设计标准，掌握2D和3D设计基本技巧，具备进行工程设计和制图的初步能力。
教学目标：1.了解计算机辅助设计的基本原理和技术；2.熟悉计算机辅助设计软件的操作流程和功能特点；3.掌握2D和3D设计技巧，能够进行工程设计和制图；4.了解工程设计和绘图标准，具备规范化设计和制图的能力；5.培养学生的团队协作能力和创新思维。
教学内容和安排：1.计算机辅助设计概述-计算机辅助设计的发展历史与现状-计算机辅助设计软件的分类和特点-计算机辅助设计在工程设计中的应用2.计算机辅助设计软件的基本操作-软件界面和功能介绍-绘图工具和命令的使用-常用操作技巧和快捷键3.基础2D设计-绘制基本几何图形-基本图形组合和布局-应用文本和尺寸标注4.高级2D设计-图层管理和对象属性控制-使用块和外部引用-应用视图和视口5.基础3D设计-空间坐标系统和视角设置-三维实体的组合和布局-高级三维面体的绘制6.高级3D设计-曲面和实体建模-三维实体的剖析和分析7.工程设计和制图标准-常见标准图形和符号的应用-工程设计规范和制图标准-工程设计和制图案例分析8.项目实践和案例分析-分组进行工程设计和制图项目-根据真实案例进行设计和制图-辅导学生进行项目展示和总结教学方法：1.经典教学：通过讲授理论知识，介绍基本原理和技术。
2.案例分析：通过实例分析，让学生了解计算机辅助设计在实际项目中的应用。
3.实践操作：安排实践环节，让学生动手操作软件，熟悉实际应用场景。
计算机辅助设计ppt课件
素复杂，具有装配设计功能的系统需要采用的技术和手段也较 多，如前面提及的特征设计、参数化设计、相关性设计等。对 于具有装配设计功能的系统还应能够提供有关装配方面的管理 能力，如装配零件逻辑关系、装配件干涉检查、生成装配材料 明细表、零件装配关系展开图等。
⑦ CAD系统的集成化 CAD系统的集成化是将CAD和CAM集成为一个CAD/CAM
一个典型的智能CAD系统的组成如图1-6所示。
领域专家
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
动者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
⑤ NURBS几何构型技术 NURBS（Non-Unifrom Rational B-Spilnes,即非均匀有理B
样条曲线)在CAD中用来定义复杂的几何曲面。运用NURBS技 术可以使系统在描述自由曲线、曲面以及精确的二次曲线、曲 面时，能够采用统一的算法和表示方法。用NURBS技术构造 的曲面易于生成、修改和存储，为系统提高对曲面的构造能力 和编辑修改能力打下了基础。
《计算机辅助设计导学案》
《计算机辅助设计》导学案一、导学目标本导学案旨在帮助学生了解计算机辅助设计的基本观点、原理和应用，掌握相关软件的应用技巧，提高设计能力和创造力。
二、导学内容1. 计算机辅助设计概述- 什么是计算机辅助设计？- 计算机辅助设计的发展历史和应用领域- 计算机辅助设计的优势和局限性2. CAD软件的基本操作- CAD软件的常见功能和工具- CAD软件的界面和操作方法- CAD软件的基本绘图技巧3. CAD在工程设计中的应用- CAD在建筑设计、机械设计、电路设计等领域的应用- CAD在工程设计中的优势和作用- CAD在工程设计中的案例分析4. CAD在艺术设计中的应用- CAD在平面设计、产品设计、室内设计等领域的应用- CAD在艺术设计中的创新和表现手法- CAD在艺术设计中的成功案例分析5. CAD在教育和钻研中的应用- CAD在教育教学中的作用和意义- CAD在科研领域中的应用和发展趋势- CAD在教育和钻研中的实际案例分析三、导学方法1. 阅读相关教材和资料，了解计算机辅助设计的基本观点和原理。
2. 观看相关视频教程，进修CAD软件的基本操作和技巧。
3. 实践操作CAD软件，绘制简单的设计图纸或模型。
4. 参与讨论和分享，与同砚们一起探讨CAD在不同领域的应用和发展趋势。
四、导学评估1. 完成课后作业，包括CAD软件的练习和设计任务。
2. 参与小组讨论和展示，分享自己的设计效果和心得体会。
3. 参与期末考试，考核对计算机辅助设计知识的掌握水平和应用能力。
五、导学延伸1. 参与相关比赛和活动，提升设计能力和创造力。
2. 深入钻研CAD在特定领域的应用，拓展职业发展方向。
3. 参与相关培训和课程，提升CAD软件的应用技巧和专业水平。
六、导学总结通过本导学案的进修，学生将全面了解计算机辅助设计的观点、原理和应用，掌握CAD软件的基本操作和技巧，提高设计能力和创造力，为未来的进修和工作打下良好基础。
希望学生能够积极参与导学活动，认真完成相关任务，取得优异的进修成绩。
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。
1概述_计算机辅助设计
1.4 计算机辅助设计的应用
CAD的基本技术 4. 科学计算 模拟真实世界的数学、力学方法。例如有 限元、边界元等计算方法等。
1.4 计算机辅助设计的应用
CAD的基本技术 5. 优化设计 选定在设计时力图改善的一个或几个量作 为目标函数，在一定约束条件下，以数学方 法和电子计算机为工具，不断调整设计参量， 最后使目标函数获得最佳的设计。
计算机辅助设计包括的内容很多，如概念设计、 优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机绘 图等。
1.1 什么是计算机辅助设计
设计的重要性
“设计工作是新产品研制的第一道工序，设计 工作的质量和水平，直接关系到产品质量、性能、 研制周期和技术经济效益”——书本P1 设计的广泛性
除了花草树木这些自然景物，从茶杯到桌子、 建筑、公路、桥梁、火车……所有跟普通人生活 息息相关的物品和工程设施，都需要设计。
1.5 CAD系统的组成与配置
1.5.3.2 常用CAD软件介绍 1. 绘图软件
AutoCAD-欧特克公司 特点：专业制图，三维建模，渲染
1.5 CAD系统的组成与配置
1.5.3.2 常用CAD软件介绍 2. 造型软件
UG-美国麦道 Pro/Engineer-美国参数技术公司 CATIA-法国达索飞机公司 特点：三维，CAD/CAM，参数化设计
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1.3 CAD的特点
工作内容
• 设计数据库 • 图形数据库 • 应用程序库
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1.3 CAD的特点
在数据库的基础上开展CAD工作 五个方面：
• • • • • 建立模型； 设计计算； 图形显示； 仿真； 出图样、文档等。
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1.3 CAD的特点
1）提高设计质量
综合性的技术知识；人机交互使产品设计更加合理； 优化设计；数据的一致性。
7常用计算机辅助设计软件简介3篇
7常用计算机辅助设计软件简介1. AutoCADAutoCAD 是一款由 Autodesk 公司开发的计算机辅助设计软件。
该软件可用于创建 2D 和 3D 图形，支持多种绘图工具和绘图模式，并拥有强大的编辑和修改功能。
AutoCAD 是建筑、机械、土木工程和室内设计等行业的主要使用软件之一。
2. SketchUpSketchUp 是一款 3D 建模软件，是 Trimble 公司旗下的产品。
SketchUp 不仅易学易用，还提供了丰富的工具和模板，用户可以从已有的 3D 模型库中选择模型，或自己设计模型。
该软件适用于建筑、景观设计等领域。
3. SolidWorksSolidWorks 是一款机械设计和制造软件，由 Dassault Systèmes 公司开发。
SolidWorks 旨在帮助用户快速、高效地创建机械设计图纸和 3D 模型。
该软件适用于机械、工业、汽车和航空等相关领域。
4. CATIACATIA 是一款广泛使用的计算机辅助设计软件，由Dassault Systèmes 公司开发。
CATIA 的主要功能是实现复杂产品的设计、分析、模拟和制造。
它支持多种设计和工程工具，如绘图、CAD、CAM、CAE 和 PLM 等。
该软件适用于航空、汽车、工业和机械等行业。
5. RevitRevit 是一种专业的 BIM（Building InformationModeling）软件，由 Autodesk 公司开发。
BIM 是一种基于建筑信息模型的综合工具，可以为建筑师、施工人员、工程师和建筑经理提供开发、设计和管理建筑项目的能力。
Revit 易于使用，支持多种绘图和建模工具，适用于建筑、土木工程和室内设计等领域。
6. Pro/EngineerPro/Engineer 是一种 3D CAD 软件，由 PTC 公司推出。
它具有强大的 3D 建模、分析和制造功能，适用于机械、航空、汽车和工业等领域。
计算机辅助设计(CAD)
1.2 CAD在土木工程中的 应用
PMCAD可绘制各种类型结构的结构平面图和楼板配筋图， PMCAD还可以作砖混结构和底层框架上层砖房结构的抗震分析 验算。同时，PMCAD还能够用来统计结构工程量，并以表格形 式输出。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
2）PK模块 PK模块则是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与
施工图绘制软件，PK模块具有二维结构计算和钢筋混凝土梁柱 施工图绘制两大功能。
PK模块本身提供一个平面杆系的结构计算软件，适用于工 业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、 排架结构、剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁结构、拱形 结构等。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
在整个PKPM系统中，PK承担了钢筋混凝土梁、柱施工图辅 助设计的工作，可为用户提供四种方式绘制的梁、柱施工图。
1.2 CAD在土木工程中的 应用
整座建筑的设计应包括建筑、结构、给水排水、暖气通风、 通信、供电、电梯等设备以及装修等各协作专业的设计集成，称 为建筑集成化设计体系。
现在国际上先进的建筑集成化计算机辅助设计系统（CAAD） 具有资料检索（信息库的建立与管理）、科学计算、绘图与图形 显示、仿真模拟、综合分析、评价优化以及咨询决策等方面的基 本功能。它的工作范围包括可行性研究、总体规划、初步设计、 技术设计、施工图绘制、设计文件以及工程造价预测与分析的全 过程。
图12-2 PKPM建模
1.2 CAD在土木工程中的 应用
1）PMCAD模块 结构平面计算机辅助设计软件（PMCAD）是整个PKPM软
件的核心，它采用人机交互方式，引导用户逐层对要设计的结 构进行设置，建立起一套描述建筑物整体结构的数据，如图123所示。
图12-3 PM软件界面
计算机辅助设计(平面)课件
第一章 菜单命令的基础知识
第一章 菜单命令的基础知识
1.2 主要菜单命令
1.2.1 File（文件）菜单 File菜单包括了New、Open、Save、Import、Export以及Print
等文件操作的基本功能，几乎是最常用的菜单之一。这些功能与其 它多数应用程序相似，应该多加留意的是诸如为Save for Web和 Automate等Photoshop提供独特功能的命令。
任何一个商业软件必备的保留菜单就是Help菜单，从中可以调出本 软件的大量信息。Help菜单中的很多命令是提供软件以及增效工具的注 册信息
第二章 PHOTOSHOP的基本操作
本章开始学习Photoshop的工具以及 基本操作。只有熟练的掌握这些工具的基 本操作，才能够创造出精美绝伦的艺术品。 许多让人惊叹的图像效果，都不过是对这 些操作创造性地组合。
1.2.8 Window（窗口）菜单 Photoshop将工作区域中正在编辑的文件以及各个面板、状态栏等
等都看作是窗口，Window菜单可以控制这些窗口的显示或者隐藏，以及 它们的排列方式。其中最前面一挡中的四个命令是主要的操作命令，其 余的命令的功能则是分别将各个面板以及状态栏置为“显示”或者“隐 藏” 1.2.9 Help（帮助）菜单
第二章 PHOTOSHOP的基本操作
2.1 工具箱简介 熟练使用工具箱中提供的各种工具是Photoshop绘画的基础，
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计算机辅助设计
在计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）的领域里，计算机技术被广泛运用于辅助设计和制图。
它通过使用专门的CAD软
件和相关工具，可以更加高效地进行设计和修改，提高设计质量和准
确性。
本文将介绍计算机辅助设计的发展历程、应用领域以及其优势
等内容。
一、计算机辅助设计的发展历程
计算机辅助设计起源于上世纪50年代，当时计算机技术刚开始应
用于工程和设计领域，主要用于绘制和修改工程图纸。
随着计算机技
术的不断发展，计算机辅助设计逐渐取代了传统的手工绘图，成为设
计师不可或缺的工具之一。
从最早的二维平面设计发展到三维设计和
模拟仿真，计算机辅助设计已经成为现代设计工作的重要组成部分。
二、计算机辅助设计的应用领域
计算机辅助设计在众多领域得到了广泛应用。
在工程领域，CAD被用于设计建筑、机械、电子等各种产品和系统。
通过CAD软件，设计
师可以快速绘制和修改设计图纸，提高设计效率和准确性。
在工业设
计中，CAD可以提供立体化设计、质量分析以及材料和工艺选择等功能，帮助设计师更好地完成产品设计和开发过程。
在模具设计和制造中，CAD可以辅助设计复杂模具的结构，并进行模拟与分析，提高模
具的设计质量和制造效率。
除了工程和制造领域，CAD在建筑设计、动画制作、游戏开发等行业也得到广泛应用。
在建筑设计中，CAD可以用于制作建筑平面图、立面图和施工图等，帮助建筑师更好地进行设计和沟通。
在动画制作和游戏开发中，CAD可以帮助设计师快速建立虚拟场景、角色模型和动画效果，提高制作效率和质量。
三、计算机辅助设计的优势
计算机辅助设计相比传统手工绘图具有诸多优势。
首先，CAD可以提供快速和精确的设计和修改功能，使设计师能够更好地应对设计变更和调整。
其次，CAD可以进行复杂几何计算和仿真分析，帮助设计师解决设计中的技术难题和优化设计方案。
此外，CAD还能够提供图纸标注和注释、设计文档管理等功能，方便设计团队的协作和文件的管理。
总之，计算机辅助设计的应用可以显著提高设计效率和设计质量，以及减少设计和制造过程中的成本和风险。
结论
计算机辅助设计作为现代设计工作的重要工具，在各个领域发挥着重要的作用。
它通过使用CAD软件和相关工具，提供快速、精确和全面的设计和修改功能，帮助设计师提高工作效率和设计质量。
随着计算机技术的不断进步和发展，相信计算机辅助设计将在更广泛的领域得到应用，并与人们的生活和工作更加紧密地结合在一起。