主题： 计算机辅助设计
主讲： 王继龙（讲师）
版权： 西北工业大学网络教育学院
描述： 计算机辅助设计第1讲
索引： 第 一 章 绪 论(00:00:22)
随着形数理论的研究逐步深入，有些图形的数学表达式十分复杂（例如曲面等），用人工计算是非常困难的，或者需要很长时间，这就直接影响到对复杂图形的研究。计算机出现之后，人们想到了用计算机来完成形数结合的工作，即不仅用计算机来计算图形，同时也用它来绘制图形。20世纪50年代美国的哥勃（Gerber）公司和卡尔康（Calcomp）公司先后研制成功平板式和滚筒式自动绘图机，成为电子计算机的新型外部设备。 由计算机控制的自动绘图机的出现，使图学工作进入一个崭新的阶段。在计算机科学﹑应用数学?图学等学科的基础上，综合发展成一门新的学科—计算机图学（Computer Graphics ）。计算机图学的研究对象是运用计算机的先进技术，对图形进行数(00:01:30)
学处理，进而研究图学领域中的各种理论和实践问题。它既不同于单纯用数学方式研究图形和几何学，也不同于用一般数学计算来研究各种图形的纯数学方法，而用计算机处理各种图学问题，并将结果输出到显示器绘图机或图形数据文件等。 在工程设计中人们不仅需要绘图，而且要进行结构设计计算，即所谓的计算机辅助设计（CAD—Computer Aided Design），就是利用计算机帮助人们进行工程设计，然后用计算机控制的自动绘图及绘制出符合工程需要的图样或输出到数据文件。 20世纪60年代末至70年代中期逐渐形成专门的CAD工业，代表性的公司如Intergraph和Calcomp等。早期的CAD仅运行在大中型计算机上，主要是大企业和大公司应用，普及性很差。80年代以后，(00:02:50)
随着微型计算机的普及和发展，CAD技术才得到了广泛的普及和发展。至今CAD的应用已经遍及工业﹑农业﹑国防和科学研究的各个方面，用途及其广泛。在飞机﹑造船﹑汽车工业中可以绘制高精度的理论外形模线和结构模线；在电子工业中可以绘制精密的印刷电路图﹑逻辑图﹑电路图﹑布线图和大规模集成电路的掩膜图；在机械工业中绘制装配图﹑零件工作图等；在土木建筑中绘制透视效果图﹑建筑施工图﹑结构施工图和设备施工图等；在地质﹑测量﹑勘探领域中绘制各种地图﹑地质构造图；在气象领域绘制气象分析图﹑预报图；在医疗卫生领域绘制人体解剖图﹑ B超﹑ CT图像；在服装领域绘制服装设计图；在艺术领域绘制动画片美术片等。(00:04:13)
AutoCAD绘图软件包是美国Autodesk公司于1982年首次推出的用于微机的计算机辅助设计与绘图的通用软件包。由于该软件具有简单易学﹑功能齐全﹑应用广泛﹑兼容性和二次开发性强等很多优点，所以很受广大设计人员的欢迎。AutoCAD2002是该公司目前发布的最新版本，相对于以前的版本，它进一步改进了使用的便捷性，提供了新颖的效率工具，增强了性能以及与其它CAD数据的兼容性。与传统的手工绘图相比，计算机绘图有以下优点： 1.复杂数据的处理能力，极大的提高了绘图的精度及速度； 2.强大的图形处理能力，能够很好的完成工程设计中二维及三维图形处理，并能够随意控制图形的显(00:05:38)
示﹑平移﹑旋转和复制全部或部分图形； 3.良好的文字处理能力，可方便的添加文字符号； 4.快捷的尺寸自动测量标注自动导航捕捉等功能； 5.具有曲面造型﹑实体造型等功能，可实现渲染﹑真实感﹑虚拟现实等效果。 6.友好的用户界面﹑方便的人机交互﹑准确自动的全作图过程纪录； 7.有效的图形数据管理﹑查询及系统标准化； ?? 8.良好的系统兼容性，软件本身的向上兼容性以及与其它CAD系统共享数据接口； 9.强大的二次开发能力,用户可根据自己的需求，用软件自带的开发工具或软件提供的高级语言接口，对软件进行二次开发;(00:07:05)
10.先进的网络技术，包括局域网﹑企业内联网和Internet互联网上的数据共享，实现远程设计。 1.2计算机绘图系统的构成 计算机绘图系统主要包括两部分，硬件系统和软件系统，硬件包括主机和外围设备等，软件包括操作系统﹑CAD软件和编程语言等。 计算机绘图系统的硬件有三大组成：输入设备中心处理设备输出设备。图1-1是硬件设备系统的构成图。(00:10:51)
计算机绘图系统的主要硬件设备包括计算机（主机﹑显示器和鼠标），绘图机或打印机。计算机是整个系统的核心，其余是外围设备。绘图机按纸张放置的形式分为平板式和滚筒式，按“笔”的形式分为笔试﹑喷墨式和静电光栅式。应用广泛的喷墨或激光打印机，其出图效果也很好，在所绘图样不是很大的情况下，可以作为首选方案。 运行AutoCAD2002的基本配置如下： Pentium450以上的处理器，64M以上的内存，1024X768 SVGA显卡，1GB硬盘，20XCD-RAM，56K Modem及打印机。 Windows98 Windows2000 ﹑NT ﹑ XP操作系统，IE5.0浏览器。(00:13:09)
1.3 AutoCAD绘图系统的主界面 AutoCAD的主界面如图1-2所示，其中包括标题栏﹑菜单区﹑工具条﹑绘图区﹑命令区及状态行。(00:15:20)
3.键入命令 所有命令均可通过键盘在命令区输入。无论是工具条还是下拉菜单，都不包含所有命令，特别是一些系统变量，必须从命令区输入。 4.重复命令 任何一个刚用过的命令，均可按回车键（或鼠标右键）重复该命令。 5.快捷键 快捷键用来代替一些常用命令的操作，只需键入命令的第一个字母或前三个字母即可。常用的快捷键见教材表1-2。 在AutoCAD中当命令区出现“命令：”或“Command：”时（如图1-6），表示进入命令等待状态，可用以上介绍的几种方式输入命令。(00:20:38)
2.相对坐标 输入一个点的相对坐标的格式为（@ΔX, ΔY, ΔZ），即输入X,Y,Z三个方向相对于前一点的坐标增量。 3.极坐标 输入一个点的极坐标的格式为（R<θ<φ），R为线长， θ为相对X轴的角度， φ为相对XY平面的角度。 4.相对极坐标 输入一个点相对极坐标的格式为（@R<θ<φ）。 5.长度和方向 当打开状态行的正交或极轴开关时，用鼠标确定方向，输入一个长度即可，格式为（R），R为线长。 图1-7位几种坐标的图例。(00:23:56)
图1-7 AutoCAD坐标系统 1.6 AutoCAD绘图系统中选取图素的方式 在AutoCAD中，所有的编辑及修改命令均要选择已绘制好的图素，常用的选择方式有以下几种： 1.点选(00:24:51)
当需要选取图素时（命令区出现“选择对象：”或“Select Object:”），鼠标变成一个小方块，用鼠标直接点取被选目标，图素变虚则表示被选中。 2.窗选 在“选择对象：” 后键入“W”，或用鼠标在图素对角点击，打开一个窗口，一次可以选取多个图素。 3.其它常用方式 在出现“选择对象：”后键入“L(Last)”,表示所选的是最近一次绘制的图素；键入“Cp”，可选取多边形窗口；键入“All”，表示所选取是全部（冻结层除外）；键入“R(Remove)”，再用鼠标直接点取相应图素，将其移出选择；键入“U(Undo)”，取消选择。 AutoCAD选择方式还有很多，此处不再赘述。(00:26:28)
图1-8 选项--文件 打开选项中的显示对话框，如图1-9所示。设置绘图区的底色﹑字体﹑圆和立体的平滑度等。(00:31:12)
图1-9 选项—显示(00:34:29)
1）点击“颜色”按钮，显示如图1-10所示对话框。可以设置背景和光标颜色。 2）点击“字体”按钮，显示如图1-11所示对话框。可以设置命令行窗口的文字形式。(00:34:35)
3.打开和保存 图1-12 打开选项中的打开和保存对话框，如图1-12所示。在这里主要设置文件保存的格式及自动保存的间隔时间等。(00:34:41)
4.打印 图1-13 选项—打印 打开选项中的打印对话框，打印设置将在打印一节中详述。(00:34:47)
5.系统 图1-14 选项—系统 打开选项中的系统对话框，在这里设置绘制新图时启动对话框的格式。(00:34:53)
6.用户系统配置 图1-15 选项--用户系统配置 打开选项中的用户系统配置对话框，设置绘图中使用快捷键等参数。(00:34:55)
7.草图 图1-16 选项—草图 打开选项中的草图对话框，在这里主要设置捕捉标记的颜色﹑大小及靶框的大小等。(00:34:59)
8. 选择 图1-17 选项—选择 打开选项中的选择对话框，在这里主要设置绘图时夹点的颜色和大小等。(00:35:01)
9. 用户配置 图1-18 选项—用户配置 打开选项中的用户配置对话框，在这里主要设置绘新图时的配置。(00:35:09)
1.9 关于AutoCAD2002的几点说明 AutoCAD2002的界面对话框等与AutoCAD2000 大致相同，在内容上主要增加了一些网络功能，并在启动时增加了一个“AutoCAD今日”的界面。使用AutoCAD2002不仅可以实现图形数据共享，还可以使用增强属性提取功能来总结和输出属性数据到一个外部的应用程序中。利用Microsoft Access和Excel可以创建材料表，使用Design XML工具可从你的DWG文件中抽取图形和非图形两种信息，提供给需查看或编辑的设计组成员们，而他们并不需要安装AutoCAD软件。 AutoCAD2002 提供最新和最先进的工具来增强合作的过程，如电子传播﹑ AutoCAD今日﹑增强属性提取﹑ XML设计﹑ Web发布﹑更先进的DXF文件格式和直接连到Autodesk Point A站点“我的文件”的文件向导，以及一组强大(00:35:11)
的﹑全新的具有内部网/互联网功能的CAD标准管理工具，在交互式核查﹑报批等工作中，都可以确保你的所共享的信息的完整性。当然，AutoCAD2002还提供了全新的增强的高效特征，如关联标注及图层文本和属性工具。通过图块属性管理器，不需要打散或重定义图块，就可以改变块中的属性和属性特征，使更改立即反映到已创建的块插入中。 1. 网络功能 在标准工具条中，增加的网络功能如图1-19。 图1-19 标准工具条(00:37:29)
“AutoCAD今日”：可通过实时的浏览器连接到Autodesk Point A这类面向个人用户的设计资源网站。“我的文件”：可以部分预览和打开最近使用的文件。他使用增强的最近访问（MRU）列表特征。 “现在网络开会”：是一个协作工具，使广义的设计组成员可以通过网络进行设计思想和修改的探讨。CAD管理员也能用现在开会功能实现直接的在线培训。“电子传递”：可以把当前的图形和相关的文件（外部参照文件﹑字体文件﹑位图文件）打包到一个单独的传送集中。电子传递支持从图形文件到标准文件的连接，它解决了过去图形文件传递慢的问题。“使用电子打印”功能可以将DWG文件转换为轻装的只读的DWF问及间，即使你的组员没有安装AutoCAD软件，也能最真实的浏览和打印它。(00:38:41)
2. 实时助手 AutoCAD2002的实时助手如图1-20，它随时显示当前使用命令的功能说明信息，大大方便了初学者的学习和使用。帮助功能也得到了增强，其帮助对话框如图1-21。 图1-21 图1-20(00:40:13)
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