目錄

第一章CAD技術概述...........................................................3

1.1有關CAD方面的知識....................................................3

1.2機械設計過程與機械CAD過程比較.......................................4

1.3CAD技術的發展和應用...................................................6

第二章機械CAD系統的組成...................................................9

2.1CAD的硬件.............................................................9

2.2機械CAD系統的軟件...................................................12

第三章工程手冊的數據處理....................................................17

3.1數表的程序化...........................................................17

3.2一元函數插值...........................................................23

3.3線圖的程序化..........................................................26

3.4建立經驗公式的方法....................................................26

3.5MATLAB語言簡介......................................................29

第四章圖形變換...............................................................53

4.1圖形變換的方法........................................................53

4.1.1點的變換........................................................53

4.1.2變換的矩陣表示..................................................54

4.2二維圖形變換...........................................................55

4.2.1二維圖形基本變換................................................55

4.2.2二維圖形變換舉例................................................57

4.3三維圖形變換..........................................................64

4.3.1三維圖形基本變換................................................65

4.3.2三維圖形的正投影變換............................................69

4.3.3齊次坐標的優點..................................................71

第五章二維幾何建模方法....................................................71

5.1交互幾何建模..........................................................71

5.2參數化幾何建模........................................................72

5.3形狀特征拼合法幾何建模................................................73

5.3.1形狀特征的概念與確定............................................73

5.3.2形狀特征拼合法的編程實現........................................75

第六章三維產品建模技術......................................................75

6.1三維幾何造型技術......................................................75

6.1.1幾何造型概述....................................................75

6.1.2三維幾何造型系統的三種模型......................................76

6.2兩種實用幾何造型軟件簡介..............................................81

6.2.1AutoCAD幾何造型簡介...........................................81

6.2.2SolidEdge參數化特征造型簡介....................................82

6.3特征建模技術...........................................................82

6.3.1特征建模概述....................................................82

6.3.2特征定義........................................................83

第七章AutoCAD的定制和二次開發.............................................83

7.1模板文件(擴展名為dwt)...............................................................................................83

7.2AutoLISP語言..........................................................83

7.2.1AutoLISP語言簡介................................................83

7.2.2AutoLISP語言應用舉例...........................................84

7.3定義菜單、工具欄......................................................84

7.3.1菜單文件的結構..................................................85

7.3.2萊單開發的方法...................................................86

7.3.3下拉菜單設計....................................................86

7.3.4圖標菜單的設計..................................................88

7.3.5工具欄設計......................................................90

7.4形(SHAPE)和塊(BLOCK)......................................................................................90

7.4.1形和形文件.......................................................90

7.4.2圖塊.............................................................93

7.5SCRIPT(腳本)文件...................................................93

7.5.1關于SCR文件....................................................93

7.5.2SCR文件應用舉例................................................94

7.6DXF圖形交換文件......................................................94

7.6.1圖形數據交換技術................................................94

7.6.2DXF文件結構....................................................94

7.7用C語言定義新的函數和命令...........................................97

7.8程序參數文件ACAD.PGP...............................................................................................97

第一章CAD技術概述

1.1有關CAD方面的知識

一、產品設計

設計是指根據使用要求確定產品應具備的功能，構思產品的工作原理、總體布局、運動

方式、力和能量的傳遞、結構形式、產品形狀、色彩、材質、工藝、人機工程等事項，并轉

化為工程描述(圖樣、設計文件等)，以此作為制造的依據。因此，設計是產品的生命，也

是產品制造的前提和基礎。現代產品設計強調采用先進的設計方法和手段，作為一門多學科

綜合性應用技術，CAD技術就是現代設計方法及手段的綜合體現。

二、CAD技術

CAD(ComputerAidedDesign)是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能

力，輔助進行產品的設計與分析的理論和方法，是綜合了計算機科學與工程設計方法的最新

發展而形成的一門新興學科，一般更多地稱CAD技術。

注意：1)CAD中D最先代表那個詞；

2)計算機繪圖的方式：交互式繪圖、被動式繪圖；

3)CAD技術和CAD系統的概念。

CAD技術把產品的物理模型轉化為存儲在計算機中的數字化模型從而為后續的工藝、

制造、管理等環節提供了共享的信息源。現在CAD技術已不僅僅用于自動繪圖或三維建模,

而已成為一種廣義的、綜合性的關于設計的新技術，它涉及以下基礎技術：

(1)圖形處理技術。如二維交互圖形技術、三維幾何造型技術及其他圖形輸入輸出技術。

(2)工程分析技術。如有限元分析、優化設計方法、物理特性計算(如面積、體積、慣性矩

等計算)、模擬仿真以及各行各業中的工程分析等。

(3)數據管理與數據交換技術。如產品數據管理(PDM)、數據庫、異構系統間的數據交換

和接口等。

(4)文檔處理技術。如文檔制作、編輯及文字處理等。

(5)界面開發技術。如圖形用戶界面、網絡用戶界面、多通道多媒體智能用戶界面等。

(6)基于web的網絡應用和開發技術。

三、CG

計算機圖形學(CG)的內涵：計算機圖形學是研究通過計算機將數據轉換為圖形，并

在專用設備上顯示的原理、方法和技術的科學。CG的研究內容有以下四個方面：

(1)硬件：指圖形輸人設備、圖形處理設備、圖形顯示設備和圖形繪制設備。

(2)圖形軟件設計：如二維繪圖系統、三維造型系統、動畫制作系統、真實感圖形生成

系統等。

(3)圖形處理的理論與方法：如幾何元素和圖形的生成方法、實體表示理論與拼合算法、

圖形變換、圖形的消隱與裁剪、真實感圖形生成等。近年來，CG向更深的方向發

展，出現了分布式圖形處理、聲像一體化、虛擬現實、多媒體技術以及科學計算可

視化等高新理論與技術。

(4)實際應用中的圖形處理問題：涉及廣闊的應用領域，如統計管理、測量、生物、醫

學、藥學、模擬與動畫、美術、辦公自動化等。

四、計算機繪圖

計算機繪圖是CG中涉及工程圖形繪制的一個分支，可將它看成一門工程技術，它為

千百萬人以軟件操作方式繪制圖樣提供服務。這就是說，計算機繪圖目前已作為一種成熟的

技術，用軟件方式提供給千千萬萬的普通用戶，不要求這些用戶通曉理論和算法，只需掌握

軟件功能及所要求的操作技能，就能實現計算機繪圖的目的。值得指出的是：不應該將CAD

與計算機繪圖、計算機圖形學混淆起來。計算機繪圖的內涵：計算機繪圖是使用圖形軟件和

計算機硬件進行繪圖及有關標注的一種方法和技術，它以擺脫繁重的手工繪圖為主要目標。

五、CAD、CG和計算機繪圖之間的關系

從以上對CAD、及CG及計算機繪圖的敘述可以看出它們三者之間是有區別的，但

聯系非常密切。可以簡單地表述如下：計算機繪圖不是CAD的全部內涵，但它是CAD技

術的基礎之一；CG是一門獨立的學科，有自己豐富的技術內涵，它與CAD有明顯區別，

但它的有關圖形處理的理論與方法構成了CAD技術的重要基礎。

1.2機械設計過程與機械CAD過程比較

一、機械設計過程

機械設計是產品設計、制造、裝配、銷售和使用整個生命周期中的第一個環節，也是最

重要的環節，因為它對產品性能的影響通常占80%。機械設計過程如圖所示。設計一般經

歷以下幾個階段：

(1)概念設計：通過調查研究、資料收集，仔細分析用戶需求，在此基礎上確定產品功能,

進而構思方案，進行分析與論證，最后獲得一組可行的原理性方案。

(2)初步設計：從一組可行的原理方案中選一優化方案，繪制總布置草圖，確定各部件基

本結構和形狀，建立相應數學模型，進行主要設計參數的分析計算與優化。

(3)詳細設計：確定設計對象的細部結構，最終完成總布置圖和零、部件圖，并編寫技術

文件。

需求分析

圖1-1機械設計過程

詳細設計的終結并不意味著最終獲得了一個好的設計。機械產品在經歷了制造加工、樣

機測試、批量生產以及銷售使用后，將返回大量信息，要依據這些信息再對產品進行不斷修

改。由此可見，機械設計是一個“設計一評價一再設計”的反復迭代、不斷優化的過程，在

人工設計情況下，設計周期長。因此，實現某種程度的設計自動化，縮短設計周期，降低設

計成本，提高設計質量，就成為機械設計發展的迫切要求，正是在這樣的背景下產生了計算

機輔助設計。

二、機械CAD過程

現在的CAD過程往往與計算機輔助工藝規劃（CAPP）和數控編程（NC）連在一起，

形成集成的CAD/CAM系統，如圖1—2所示。

圖1—2CAD/CAM系統工作流程圖

圖1一2中一開始先根據市場需求確定產品的性能，然后用專家系統進行產品方案設計，

由此再進行幾何建模、工程分析、直到產生詳細的工程圖。CAPP的功能是進行零件加工工

藝路線及工序的編制，它的作用除了為生產調度及控制提供信息外，也為NC自動編程提

供所需信息。NC自動編程生成刀具加工軌跡并在屏幕上進行加工仿真，檢查無誤后，經后

置處理生成加工代碼，在數控機床上進行加工。該圖左邊是工程數據庫，構成了信息交換與

集成的基礎，右邊列出了所需軟件的種類。

CAM是利用計算機對制造過程進行設計、管理和控制，一般來說包括工藝設計、數控

編程和機器人編程等內容。

1.3CAD技術的發展和應用

CAD技術推動了幾乎一切領域的設計革命，無論是軍事工業還是民用工業，無論是加

工制造業（如機械、電子、輕紡產品等）還是其他工業，甚至文體、影視、廣告制作等行業

都離不開CAD技術。CAD技術已成為衡量國家科技與工業現代化的重要標志之一，成為

企業信息化的重要技術基礎，也是企業進入國際市場的入場券。

一、CAD的起源及發展

到目前為止，CAD技術的發展已有四十多年的歷史。八十年代初，它已發展成為工程

界實用的工具。

起源：如果我們真正尋找CAD技術的起源，這將追朔到1963年美國MIT的博士研究生

Ivan.E.Sutherand研究成功的SKETCHPAD系統，該系統第一次允許設計人員使用光筆和顯

示屏交互操作計算機圖形，初步在計算機上實現了圖形的直接輸入.

發展：六十年代初，由于計算機硬件價格昂貴的原因，首批CAD系統的用戶都是一些大的

汽車、飛機公司，例如：美國的通用汽車公司，波音公司等。同時一些大的電子公司也將計

算機技術用于印刷電路設計之中，如：莫托洛拉公司。

從七十年代至今是CAD技術高速發展的階段，由于超大規模集成電路的發展，使計

算機成本大幅度下降，圖形設備迅速向優質價廉方向發展，這就給CAD技術帶來巨大的動

力，CAD系統的功能不斷增強，價格迅速下降，應用范圍不斷擴大，逐漸普及到了一般工

程和建筑設計之中，并且在圖案、紡織品、服裝設計、電視節目動畫模擬和印刷等行業得到

廣泛應用。

CAD系統發展過程：二維計算機繪圖系統、三維計算機繪圖系統、幾何造型系統、設計特

性的自動分析、設計和制造的集成系統（CAD/CAM系統）

二、CAD技術發展方向

概念一：CIMS：一個對產品的初始構思（更確切地講產品的市場調查、訂貨開始）和設計、

加工制造、直到產品最終裝配和出廠檢驗的全過程是實行計算機控制的系統叫計算機集成控

制系統。（例：出圖快）

概念'.：CE（ConcurrentEngineering）并行工程是一?種系統集成方法，它采用并行方法處理產

品設計及其相關過程，包括制造及相關過程。這種方法可以使產品開發人員從一開始就能考

慮到產品從概念設計到消亡的整個生命周期中的所有因素。包括質量、成本、作業調度及用

戶需求。它的目標是提高設計、制造、服務全過程的全面質量，降低產品全生命周期的成本,

縮短產品研發周期，包括減少設計反復，降低產品設計生產準備發送所占用的時間使產品以

最快的速度上市。

圖1-3并行工程工作模式

1.集成化

在一個由多種軟件組成的復雜系統中，例如計算機集成制造系統(CIMS)、并行工程(CE)

等，集成的含義有多種，一般有功能集成、信息集成、過程集成及動態聯盟中企業的集成。

此處所說的集成是指信息集成。由于設計是產品開發的首要環節，因此，CAD信息處于產

品生命周期中信息鏈的源頭。為了提高系統的集成水平，CAD技術必須在以下幾個方面提

高水平：

(1)數字化產品建模(集成產品信息模型)。必須提供針對產品全生命周期的統一的產品模

型，該模型應該符合某種標準或者規范，其內容應該包括產品結構形狀、設計過程以及設計

所用的知識；在建模技術上，應該能提供性能優良的特征建模、參數化設計、變量化設計等

方法。

(2)產品數據交換。除了提供按目前已有的交換規范或者標準所開發的中性交換文件及其接

口(如DXF,IGES,STEP文件)外，還需要發展新的交換思想和規范。

(3)產品數據管理。應繼續改進與提高PDM軟件性能，有效管理與產品相關的所有數據以

及與產品相關的所有過程。

(4)繼續改進與開發各種CAX(CAD,CAE,CAPP…)以及DFX(DFA,DFM)并使

它們有機地集成起來。

2.網絡化

因特網及Web技術的發展；迅速將設計工作推向網絡協同的模式，因此，CAD技術

必須在以下幾個方面提高水平：

(1)能夠提供基于因特網的完善的協同設計環境。該環境具有電子會議、協同編輯、共享電

子白板、圖形和文字的瀏覽與批注、異構CAD和PDM軟件的數據集成等功能，使用戶能

夠進行協同設計。

(2)提供網上多種CAD應用服務，例如設計任務規劃、設計沖突檢測與消解、網上虛擬裝

配等工具。

3.智能化

現有的CAD技術在機械設計中只能處理數值型的工作，包括計算、分析與繪圖。然而

在設計活動中存在另一類符號推理型工作，包括方案構思與擬定、最佳方案選擇、結構設計、

評價、決策以及參數選擇等。這些工作依賴于一定的知識模型，采用符號推理方法才能獲得

圓滿解決。因此將人工智能技術，特別是專家系統技術，與傳統CAD技術結合起來，形成

智能化CAD系統是機械CAD發展的必然趨勢。以下幾個問題應給予更多的注意：

(1)發展新的設計理論與方法。例如并行設計的理論、大規模定制設計的理論、概念設計的

理論、創新設計的理論等。它們都是當前研究的熱點。只有在新的理論指導下才可能建立新

一代的智能CAD系統，才能解決目前還不能有效解決的方案設計、創新設計等問題。

(2)繼續深人研究機械設計型專家系統的一些基本理論與技術問題。例如設計知識模型的表

示與建模、知識利用中的各種搜索與推理方法、知識獲取、工具系統的技術等。

4.標準化

隨著CAD技術的發展，工業標準化問題越來越顯出它的重要性。迄今已制定了不少標

準，例如面向圖形設備的標準CGI,面向用戶的圖形標準GKS和PHIGS,面向不同CAD

系統的數據交換標準IGES和STEP,此外還有窗口標準等。

第二章機械CAD系統的組成

機械CAD系統組成：1）硬件系統：計算機及外設，是CAD的物質基礎；

2）軟件系統：是CAD的核心，它決定CAD系統的功能。

2.1CAD的硬件

一、主機

二、外存儲器（簡稱外存）

外存分為以下幾種：

（1）磁帶：磁帶工作可靠、價格低廉，但在其上記錄的信息只能順序存放，因而存取某

些信息時往往要卷帶及倒帶，影響存取速度。它適用于使用不頻繁的數據，目前已較少采用。

（2）磁盤：磁盤分為硬盤、軟盤、光盤三種。

1）硬盤。硬盤存儲容量大，可靠性高，存取速度比磁帶快得多，可以作為隨機存取裝置，

已成為CAD系統中不可缺少的設備。

2）軟盤。軟盤有3.5in的軟盤、優盤等。軟盤的容量及存取速度雖不如硬盤，但攜帶方便,

價格便宜，因此得到了廣泛的應用。

3）光盤。光盤是利用激光進行讀寫，比軟盤具有更大的存儲容量，被譽為“海量存儲器”,

又由于激光頭與介質無接觸，沒有退磁問題，所以信息保存時間長，但其讀寫速度不如硬盤。

三、圖形輸人設備

在CAD作業過程中，常需輸人產品設計初始方案的結構與圖形，以及建立常用零部件

標準圖形庫。用戶不僅要求能快速輸入圖形，而且還要求將輸入的圖形以人機交互方式進行

修改，以及對輸人的圖形進行圖形變換（如縮放、平移、旋轉）。因此，圖形的輸人設備占

有重要的地位。目前，CAD系統常用的輸入設備有如下幾類：

（1）鍵盤：鍵盤用來輸人數據和程序；輸人命令或執行命令；或者對屏幕圖形、程序進行

特殊的處理。

（2）鼠標器：鼠標器主要用來控制顯示屏上的光標位置。當鼠標器移動時，顯示屏上的光

標也隨之移動。光標的位移與鼠標器的相對移動有關而與其絕對位置無關。

（3）數字化儀：數字化儀也稱圖形輸入板，其分辨率高、作圖精度高、傳輸速度快、使用

方便、功能強，通常是大中型CAD系統中較常采用的圖形輸人設備之一。數字化儀可以實

現“指點操作”、“點菜單”、“徒手作圖”功能。

游標器

觸筆

圖2-1數字化儀圖2-2圖形輸入板

(4)工程圖樣自動掃描輸人系統：工程圖樣自動掃描輸入.系統可高速完成圖樣輸人任務,

能對藍圖進行消藍、去污以及平滑處理，利用光盤存儲，是建立大型圖庫常用的CAD設備。

圖2—3采用掃描儀的圖形輸入系統

其他圖形輸人設備，如光筆、操縱桿、跟蹤球等，一般均與專用CAD系統一起配置。

四、圖形輸出設備

(I)圖形顯示器：選擇CAD圖形顯示系統時，分辨率越高，顯示效果也越好，但價格也

隨之升高。由于顯示器分辨率并不影響圖形輸出到自動繪圖機上的繪圖精度，而且一般圖形

顯示系統的支撐軟件大多具有能在顯示圖形中截取部分圖形，進行縮小或放大，以及可使圖

形在顯示器上平移的功能，因而不必盲目追求圖形顯示系統的高分辨率，以導致設備成本提

高。

(2)繪圖機：繪圖機是一種高速、高精度的圖形輸出裝置，它可將已輸人到CAD系統中

的工程圖樣，或將在圖形顯示屏上已完成的結構設計圖形繪制到圖紙上，進行硬拷貝。自動

繪圖機的性能指標主要有：繪圖面積、繪圖速度、重復精度、步距、筆型(單色、多色)等。

自動繪圖機按其工作方式分成兩大類：

1)平臺式繪圖機：平臺式繪圖機由繪圖平臺、導軌、驅動機構、筆架等幾部分組成，具有

x方向及Y方向兩組導軌，橫梁可沿X方向導軌移動，筆架則沿固定在橫梁上的Y方向

導軌移動，它均由步進電動機驅動。平臺式繪圖機繪圖速度高、精度高，在繪圖時可在臺面

上看到整個作圖過程，便于監視。

圖2-4平臺式繪圖機

2）滾筒式繪圖機：滾筒式繪圖機的主要特點是將橫梁沿X方向的運動，由滾筒帶動圖紙

的運動來實現，因而具有結構簡單、圖紙長度不受限制、價格便宜、占工作室面積比平臺式

小等優點，但繪圖精度比平臺式低。滾筒式繪圖機工作時滾筒帶動圖紙由里向外單向運動，

類似打印機的打印過程。

圖2-5滾筒式繪圖機

十y

C3

三

危

學

圖2-6筆架的走步方向圖2-7用折線逼近直線

用折線近似逼近的方法叫插補原理，即將線段分解和加密，補進許多點，“以折代直”

或“以折代曲”。插補算法的先進性表現在能否找出最佳的組合方式來逼近理想線型。目前

己有許多插補算法，如逐點比較法、正負法、數值微分分析法（DDA法）等，其中最常用

的是逐點比較法，現有的繪圖機為了提高繪圖效率，都使用專用的插補器。

（3）打印機：打印機是廉價的產生圖樣硬拷貝的設備，按機械動作常分為撞擊式和非撞擊

式兩種。撞擊式打印機以輸出字符為主，有時也利用它輸出一些精度不高的圖形。非撞擊式

打印機有噴墨打印機、激光打印機等，這類打印設備打印速度快、噪聲小，既可以打印字符,

也有良好的圖形輸出效果，已逐步取代了撞擊式打印機。選擇打印機時，應注意其工作的可

靠性、打印速度、工作壽命、漢字功能、圖形效果及性能價格比。

2.2機械CAD系統的軟件

CAD系統軟件可分成三個層次：系統軟件（一級軟件）、支撐軟件（二級軟件）、應用

軟件（三級軟件）。

圖2-8CAD軟件層次

一、系統軟件

系統軟件主要用于計算機的管理、維護、控制及運行，以及計算機程序的翻譯、裝入和

運行。它有以下幾類：

1、操作系統：操作系統種類很多，版本也在不斷更新，目前常用的有Windows、Unix等。

操作系統的主要功能有：①文件管理，即在磁盤上建立、存儲、刪除、檢索文件；②設備

管理，即管理計算機輸入輸出等硬件設備。

2、編譯系統：編譯系統的作用是將用高級語言編寫的程序，翻譯成計算機能夠直接執行的

機器指令。有了編譯系統，用戶就可應用接近于人類自然語言和數學語言的方式來編寫程序,

翻譯成機器指令，這樣就有可能使非計算機專業的各類工程技術人員很容易地應用計算機來

實現其目的。

二、.CAD支撐軟件

支撐軟件是機械CAD軟件系統的核心。它是為滿足CAD作業中一些用戶的共同需要

而開發的通用軟件。近年來，由于計算機應用領域迅速擴大，支撐軟件的開發研制有了很大

的進展，推出了種類繁多的商品化支撐軟件，其中比較通用的有以下幾類。

1、計算分析軟件：它主要用來解決工程設計中各類數值計算問題，主要有：

1）數值計算程序庫：它可提供諸如解微分方程、線性代數方程、數值積分、有限差分以

及曲線曲面擬合等數學問題的計算機程序。

2）有限元結構分析軟件。有限元法在理論與方法上均已比較成熟，在工程設計上應用十分

廣泛。有限元分析軟件有SAPV、NASTRAN、ANSYS等，它們均具有較強的前、后處理

功能。

3）優化設計軟件：它是在最優化數學理論和現代計算技術基礎上，運用計算機尋求設計的

最佳方案。隨著優化技術的發展，國內外已有許多成熟的算法和相應的計算機程序。

2、圖形處理軟件：圖形處理軟件可分為圖形處理語言及交互式繪圖軟件兩種類型。

1）圖形處理語言。它通常以子程序或指令形式提供一整套繪圖語句，供用戶在以高級語言

編程時調用。如美國Tektronix公司研制的PLOT10圖形程序庫，可以用FORTRAN語言

中的CALL語句來調用。此外，還有繪圖機指令RD/GL、DM/PL、HP/GL等均屬此

類。應用圖形處理語言及高級語言編制的程序，既有較強的計算能力，又具有圖形顯示或繪

圖功能。遺憾的是，這類圖形處理語言往往由硬件生產廠家提供，因而受到硬件設備型號的

制約，不像程序設計中的高級語言那樣有良好的通用性，使編制的程序也只能在規定的硬件

環境下才能執行，因此為推廣應用造成一定困難。

2）交互式繪圖軟件。它可用人機交互式（如菜單方式、問答式）生成圖形，進行圖形編輯

（對圖形增刪、縮放、平移等）、標注尺寸、拼裝圖形等圖形處理工作，省卻了編程的麻煩。

在微機上可執行的著名交互式繪圖軟件有AutoCAD等，這些軟件均具有二維及三維繪圖功

能，只是在三維圖形功能強弱上有所差別。此外，國內外流行的三維實體建模軟件有

IDEAS、Solidedge、Solidworks等，它們的可執行語句在10萬句一50萬句之間，軟件

規模很大，并具有較強的三維幾何建模、消除隱藏線及生成陰陽圖像能力.

3、數據庫管理系統軟件：數據庫管理系統（DBMS）是在操作系統基礎上建立的操縱和管

理數據庫的軟件，它滿足了龐大的數據處理和信息交換的需要。數據庫管理系統除了可保證

數據資源共享、信息保密、數據安全之外，還能盡量減少數據庫內數據的重復。用戶使用數

據庫都是通過數據庫管理系統，因而它也是用戶與數據之間的接口。CAD系統的數據類型

及數據關系復雜，而且信息往往是動態的，因此，適用于CAD系統的數據庫管理系統，有

別于商用數據庫管理系統。目前，產品數據管理系統軟件PDM（ProductDataManagement）

正在產品及工程設計領域的數據管理方面發揮著越來越大的作用。

4、計算機網絡工程軟件：網絡型CAD系統將成為微機及工作站CAD的主要使用環境之

-O在微機網絡工程中，網絡系統軟件是必不可少的。如NETWARE就是NOVELL公司專

門為該公司微機局域網產品設計的網絡系統軟件，它包括服務器操作系統、文件服務器軟件、

通信軟件等。應用這些軟件可進行網絡文件系統管理、存儲器管理、任務調度、用戶間通信、

軟硬件共享等項工作。

三、CAD應用軟件

應用軟件是在系統軟件、支撐軟件基礎上，針對某一專門應用領域而研制的軟件。這類

軟件通常由用戶結合當前設計工作需要自行研究開發，此項工作又稱為“：次開發”，如模

具設計軟件、電器設計軟件、機械零件設計軟件、機床設計軟件，以及汽車、船舶、飛機設

計制造專用軟件，均屬應用軟件。

舉例：

?2-1典型CAD軟件及功能簡介

公司名稱CAD產品名稱主要模塊及功能硬、軟件平臺

AutoCAD?主要用于二維圖形設計與繪圖

MDT?參數化特征實體造型?曲面造型，裝配造

型關聯的繪圖微機

Autodesk?

Inventor?這是一個以裝配為中心的三維設計與基Windows95/98/2000

（美國）

于特征的實體建模系統。其特點是采用WindowsNT以上

了自適應造型技術，能實現通過Web合

作的大型裝配

ProENGINEER?Pro/ENGINEER特征參數化建模，大型

部件裝配，基于Web零件庫

微機

?Pro/MECHANICA結構、熱、運動、疲勞、

工作站

PTC塑流等分析，動畫仿真

Windows95/98/2000

（美國）?Pro/DESKTOP概念設計

WindowsNT以上

?Pro/Moldesign模具設計

UNIX

CADDS?大型三維CAD設計系統

（原cv公司產品】

?三維建模（特征、自由曲面）

微機

?工程繪圖

工作站

EDSUG?裝配

Windows95/98/2000

（美國）（Unigraphics）?有限元分析

WindowsNT以上

?注塑模分析

UNIX

?機構分析

?核心主模塊（三維特征建模、變量化草繪

設計）

?窗畫造蟹微機

?裝配工作站

EDSI-DEASMaster

?工程繪圖Windows95/98/2000

（美國）Series

?板金設計WindowsNT以上

?有限元建模與分析（線性、非線性、響應）UNIX

?優化

?各種庫（標準件、模架、符號、材料）

?機械設計（特征建模、變量設計、工程繪微機

DassaultCAITA圖、裝配設計）工作站

Windows95/98/2000

（法國）（IBM公司銷售）曲面設計

?WindowsNT以上

?有限元分析UNIX

Unigraphics?三維造型

微機

SolutionsSolidEdge?二維繪圖

Windows95/98/2000

（美國）?裝配設計

?參數化實體建模

Theorem?工程制圖微機

SolidWorks

（美國）?裝配設計Windows95/98/2000

,集成有限元軟件cosmos

續表

公司名稱CAD產品名稱主要模塊及功能硬、軟件平臺

?WorkingModel2D/Motion二維/三維的

?Ui"1機構運動學、動力學分析

（）有限元

?.1?WorkingModelFEABPIncheck

MSCWorkingModel分析微機

（美國）系列?WorkingModelConcept尺寸優化和結構Windows95/98/2000

優化

?WorkingModelView/Studio模型的瀏覽

與批注、渲染與動畫

?二維圖形參數化功能（反映設計關系與設

Strassle計約束）

ObjectD多種機的網絡環境

（德國）?圖形生成、編輯、顯示、標注

?AQL語言的開發手段

Incheck?微機上的有限元分析（應力、應變、熱傳

導、振動、屈曲等）微機

MSC

NASTRAN?大型通用結構有限元分析工作站

（美國）

PATRAN?幾何訪問，有限兀建模、分析及數據可

視化

ANSYS

ANSYS有限元分析微機.工作站

（美國）

北京清華

TiGEMS?三維產品造型系統微機

英泰信息

TiOpenCAD?二維繪圖支撐軟件系統Windows95/98/2000

技術中心

TiMDS?計算機輔助機械設計繪圖系統WindowsNT以上

（中國北京）

紅地技術金銀花系列中

零件設計,裝配設計，工程圖設計，高級曲面微機

有限公司MDA99

設計，標準件庫WindowsNT以上

（中國廣州）（機械設計平臺）

1i:.1

北京北航

CAXA電子圖板?二維設計與繪圖，局部參數化設計，參數微機

海爾軟件

CAXA三維化國標圖庫Windows95/98/2000

有限公司

電子圖版?參數化三維特征造型WindowsNT以上

（中國北京）

續表

公司名稱CAD產品名稱主要模塊及功能硬、軟件平臺

開目集成微機

技術公司開目CAD二維設計與繪圖,多視圖參數化設計Windows95/98/2000

（中國武漢）WindowsNT以上

凱恩博宏

微機

計算機應用

PICAD二維參數化交互繪圖與設計Windows95/98/2000

工程公司

WindowsNT以上

（中國北京）

華中軟件微機

公司InteCAD基于AutoCAD的二次開發后的增值功能Windows95/98/2000

（中國武漢）WindowsNT以上

大恒公司微機

HMCAD基于AutoCAD的二次開發后的增值功能

（中國北京）Windows95/98/2000

清華京渝基于AutoCAD的增值軟件,增強了漢字、圖

微機

天河公司PCCAD紙設置、繪圖功能、工程標注、符號庫、草圖

Windows95/98/2000

（中國北京）設計、特征設計、參數化設計及圖紙裝配等

第三章工程手冊的數據處理

在機械設計過程中，往往需要從有關的工程手冊或設計規范中查找各種系數或數據，如

何將這種人工查找轉變成在CAD進程中的高效、快速處理，這就是本章要討論的中心問題。

從總體上說，設計資料的處理方法有以下兩種：

（1）程序化。即在應用程序內部對這些數表及線圖進行查表、處理或計算。具體處理方法

不外乎有兩種，第一種將數表中的數據或線圖經離散化后存入一維、二維或三維數組，用查

表、插值等方法檢索所需數據；第二種將數表或線圖擬合成公式，編入程序計算出所需數據。

（2）數據庫存儲。將數表及線圖（經離散化）中的數據按數據庫中的規定進行文件結構化,

如確定文件名、字段名、字段類型、字段寬度等，存放在數據庫中，數據獨立于應用程序，

但又能為所有應用程序提供服務。

本章只討論程序化問題。

3.1數表的程序化

六個實例

一、普通V帶型號及截面尺寸(見表3—1)

?3-1瞽通V帶的鼓面尺寸(GB11544—89)mm

型號頂寬6帶高A節寬生

Y645.3

Z1068.5

第:;:蕓:歲iA13811

1B171114

e

C221419

D321927

E382532

此表查表時，只有一個自變量，即型號，且為非數值型，查得的函數值為V帶的頂寬、帶

高等，均為離散型實型數。程序化時可定義3個一維數組，并將表中數值填寫在程序中，使

數組初始化，再定義一個整型變量i代表型號，當i=0時代表Y型，i=1時代表z型，

以此類推。以下是C語言的程序片斷。

inti;

floatb[7]={6,0,10.0,13.0,17.0,22.0,32.0,38.0}；

floath[7]={4.0,6.0,8.0,10.5,13.5,19.0,23.5}；

floattbp[7]={5.3,8.5,11.0,14.0,19.0,27.0,32.0}；

如用戶給定i=2（即A型），則程序可立即查出b[2]=13.0,h[2]=8.0,bp[2]=11.0。

二、平鍵和鍵