计算机辅助设计CAD.ppt

计算机辅助设计（CAD）是利用计算机技术进行工程和产品设计的一种方法。自20世纪50年代以来，CAD技术经历了从雏形到成熟的过程，它的发展显著缩短了设计周期，提高了设计质量和效率。例如，美国GM公司的汽车设计通过采用CAD技术，将新型汽车的设计时间从5年缩短至3年，并提升了新产品的可靠性。 CAD技术主要包括设计过程中的数字信息和图形信息处理。设计过程与CAD过程密切相关，CAD技术使得设计工作更加集成化、网络化和智能化。现代CAD技术的研究内容涵盖了现代设计理论与方法、设计环境相关技术、设计工具相关技术以及智能技术。这些技术旨在提高产品质量，降低成本，减少设计时间。 CAD系统由硬件和软件两大部分组成。硬件包括计算机、存储设备和输入输出设备等。软件则分为系统软件，如操作系统，和应用软件，如专门用于CAD设计的软件。CAD系统的形式多样，包括主机分时系统、小型机成套系统、工程工作站系统以及微机系统。 CAD系统具备多种功能，如快速生成二维和三维图形，提供人机交互界面，进行几何形体造型，图形转换，三维模型显示和处理，工程图绘制，运动机构分析和仿真，质量特性计算，有限元网格自动生成，优化设计，以及信息管理和处理。 图形处理是CAD系统的核心部分。基础的图形元素和坐标系统是图形处理的基础。常见的坐标系统有世界坐标系、设备坐标系和规格化设备坐标系。二维和三维图形变换包括比例变换、压缩变换、对称变换、旋转、错切以及平移等。例如，通过比例变换可以放大或缩小图形，对称变换可实现图形的镜像效果，而旋转和平移则允许图形在空间中的移动和旋转。 在CAD中，齐次坐标被广泛用于表示和执行平移变换，因为它简化了数学表达，并且能够方便地结合其他变换。错切变换则允许图形沿特定轴线或多个轴线进行扭曲，以满足特定设计需求。 CAD技术极大地推动了设计领域的进步，从航空制造业到汽车工业，从产品设计到建筑设计，都离不开CAD技术的广泛应用。随着技术的不断更新和发展，CAD将在未来的创新和设计中扮演更为关键的角色。