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1、第1讲 计算机辅助设计概论 计算机辅助设计 Computer Aided Design 第一讲第一讲 主要授课内容主要授课内容 1 计算机辅助设计的概念 CAD 及组成 2 计算机辅助设计的发展历史 3 计算机辅助设计在制冷空调中的应用与展望 4 软件简介 AutoCAD与天正暖通 THvac 5 课程安排与考核方式 1 11 1计算机辅助设计的含义及特点计算机辅助设计的含义及特点 计算机辅助设计 Computer Aided Design CAD 是以设计者为 主体 利用计算机辅助设计系统的资源 对产品设计进行规 划 分析 综合 模拟 评价 修改 决策并形成工程文档 的创造性活动 输 入 产
2、 品 性 能 要 求 在 计 算 机 辅 助 创 新 软 件 及 设 计 专 家 系 统 的 辅 助 下 进 行 方 案 设 计 模 型 设 计 优 化 设 计 工 程 分 析 及 校 核 运 动 仿 真 装 配 仿 真 物 性 计 算 疲 劳 计 算 等 满 足 要 求 修 改 设 计 完 成 详 细 设 计 工 程 数 据 库 N Y 1 2 CAD1 2 CAD的硬件系统的硬件系统 输入设备主机输出设备 网络设备 多媒体设备 信息存储设备 一 主机一 主机 主机即用于主机即用于CADCAD系统的计算机 一般可分为大型机 小型系统的计算机 一般可分为大型机 小型 机 工作站及个人计算机机
3、工作站及个人计算机 1 1 大型机 大型机CADCAD系统系统 该系统一般采用具有大容量的存储器和极强计算功能的大该系统一般采用具有大容量的存储器和极强计算功能的大 型通用计算机为主机 一台计算机可以连接几十至几百个型通用计算机为主机 一台计算机可以连接几十至几百个 图形终端和字符终端及其他图形输入和输出设备 图形终端和字符终端及其他图形输入和输出设备 优点 系统具有一个大型的数据库 可以对整个系统的数优点 系统具有一个大型的数据库 可以对整个系统的数 据实行中和管理和维护 计算速度极快 据实行中和管理和维护 计算速度极快 缺点 如果缺点 如果CPUCPU失效 则整个用户都不能工作 由于计算失
4、效 则整个用户都不能工作 由于计算 机数据库处于中央位置 计算机数据容易被破坏 终端距机数据库处于中央位置 计算机数据容易被破坏 终端距 离不能太远 随着计算机的总负荷增加 系统的响应速度离不能太远 随着计算机的总负荷增加 系统的响应速度 将降低 将降低 2 2 小型机小型机CADCAD系统系统 生产 制造这类系统的厂商很多 如美国的生产 制造这类系统的厂商很多 如美国的 CV IntergraphCV Intergraph CalmaCalma ApplicationApplication AutotrolAutotrol UnigraphicsUnigraphics等公司 等公司 CVCV
5、公司 全封闭系统 硬件软件的开发方面投入公司 全封闭系统 硬件软件的开发方面投入 大量的人力和物力 大量的人力和物力 其它公司 选择通用的计算机 有时也生产专用其它公司 选择通用的计算机 有时也生产专用 的图形处理设备和图形显示器 优点 软件的移的图形处理设备和图形显示器 优点 软件的移 植性较好 用户有较大的主动权 而且软件的研植性较好 用户有较大的主动权 而且软件的研 制者不必在硬件生产上分散精力制者不必在硬件生产上分散精力 3 3 工作站组成的工作站组成的CADCAD系统系统 以工作站为基础的以工作站为基础的CADCAD系统 一台工作站系统 一台工作站 只能一人使用 并且具有联网功能 其
6、处只能一人使用 并且具有联网功能 其处 理速度很快 一般都赶上和超过了过去的理速度很快 一般都赶上和超过了过去的 小型和中型计算机的速度 当前某些高档小型和中型计算机的速度 当前某些高档 工作站的处理速度更高 它已达到甚至超工作站的处理速度更高 它已达到甚至超 过小型机的水平 过小型机的水平 4 PC4 PC微机组成的微机组成的CADCAD系统系统 以微机为基础 配上相应的软件与图形输以微机为基础 配上相应的软件与图形输 入输出设备 组成一套微机入输出设备 组成一套微机CAD CAMCAD CAM系系 统 统 二 输入设备二 输入设备 1 1 键盘键盘 2 2 鼠标鼠标 3 3 数字化仪 由一
7、块尺寸为数字化仪 由一块尺寸为A4A4 A0A0的图板和一个类似鼠标的图板和一个类似鼠标 器的定位器或触笔组成的 数字化仪用于输入图形 跟器的定位器或触笔组成的 数字化仪用于输入图形 跟 踪 控制光标位置和选择菜单 大规模的数字化仪常常用踪 控制光标位置和选择菜单 大规模的数字化仪常常用 于将已有图样输入到计算机 于将已有图样输入到计算机 4 4 扫描仪 用于将工程图样自动的输入计算机 以便在计扫描仪 用于将工程图样自动的输入计算机 以便在计 算机里建立图样的技术档案 代替目前占用大量房屋面积算机里建立图样的技术档案 代替目前占用大量房屋面积 和人力的技术档案室管理方法 和人力的技术档案室管理
8、方法 5 5 语言输入设备语言输入设备语言输入设备语言输入设备 将人类说话的语音直接输入计算机的设备 将声将人类说话的语音直接输入计算机的设备 将声 音通过话筒变成模拟信号 再将模拟信号通过调音通过话筒变成模拟信号 再将模拟信号通过调 制变成数字信号 制变成数字信号 语音输入的难点是如何理解 识别语音 目前的语音输入的难点是如何理解 识别语音 目前的 水平处于定量词汇 定人语音识别的程度 水平处于定量词汇 定人语音识别的程度 已有公司开发出操作系统的语音输入系统 用户已有公司开发出操作系统的语音输入系统 用户 只需读出所需进入选项的名称 系统会自动识别只需读出所需进入选项的名称 系统会自动识别
9、 用户语音而选择相应的操作 其效果与鼠标选择用户语音而选择相应的操作 其效果与鼠标选择 是相同的 是相同的 7 7 数据手套数据手套数据手套数据手套 虚拟现实系统中最常用的输入装置 数据手套利虚拟现实系统中最常用的输入装置 数据手套利 用光导纤维的导光量来测量手指角度 当光导纤用光导纤维的导光量来测量手指角度 当光导纤 维弯曲时 传输的光将会有损失 弯曲越大 损维弯曲时 传输的光将会有损失 弯曲越大 损 失越多 失越多 数据手套可以帮助计算机测试人手的位置与指数据手套可以帮助计算机测试人手的位置与指 向 从而可以实时地生成手与物体接近或远离的向 从而可以实时地生成手与物体接近或远离的 图像 图
10、像 8 8 位置传感器位置传感器位置传感器位置传感器 用于检测和确定浏览者的位置和方向 通用于检测和确定浏览者的位置和方向 通 常包括电磁场式 超声波式 机电式 光常包括电磁场式 超声波式 机电式 光 学式等 学式等 三 输出设备三 输出设备三 输出设备三 输出设备 1 1 显示器显示器 2 2 打印机打印机 3 3 绘图机绘图机 喷墨绘图仪 笔式绘图机 1 3 CAD1 3 CAD的软件系统的软件系统 系统软件系统软件 支撑软件 应用软件 系统间接口 计算机软件是指与计算机系统操作使用有关的程序 规程 规则及其相关文档资料的总和 在CAD系统中 根据软件在系统中执行的任务及服务对象的 不同
11、软件大体分为 系统软件 支撑软件和应用软件三大 类 系统软件系统软件 系统软件系统软件 支撑软件 应用软件 系统间接口 系统软件主要用于计算机的管理 维护 控制 运行及计算机程序的编 译 装载和运行 即直接配合硬件工作 并对其他软件起着支撑作用的软 件 主要的系统软件有 1 操作系统 操作系统主要承担对计算机的管理工作 其主要功能包括文件的管理 外 部设备的管理 内存分配管理等 如 Windows操作系统 DOS 2 编译系统 编译系统的作用是把用高级语言编写的程序释译成计算机能够直接执行的 机器指令 如 C C Visual Basic Fortran 支撑软件支撑软件 系统软件系统软件 支
12、撑软件 应用软件 系统间接口 支撑软件是为满足CAD工作中一些用户的共同需要而开发的通用软件 图形处理软件 具有基本图形元素 点 线 图 绘制等 图形交换 缩 放 平移 旋转等 编辑 增 删 改等 存贮 显示控制以及人机交 互 输入 输出设计驱动等功能 如 AutoCAD CADkey 开目CAD等 工程分析与计算软件 集几何建模 三维绘图 有限元分析 产品装 配 公差分析 机构运动学 NC自动编程等功能分析系统为一体的集成软 件系统 模拟仿真软件 在产品设计时 实时 并行地模拟产品生产或各部分进 行的全过程 以预测产品的性能 产品的制造过程和产品的可制造性 例 如 ADAMS机械系统动力学自
13、动分析分析软件 数据库管理系统 DB 数据库 DBMS 数据库管理系统 计算机网络工程软件 以太网 Ethernet 3 网 文档制作软件 WPS Word Excel 应用软件应用软件 系统软件系统软件 支撑软件 应用软件 系统间接口 应用软件是在系统软件和支撑软件的基础上 针对某一专业应用领域而开 发的软件 是用户解决实际问题而自行开发或委托开发的程序系统 即可为一个用户 使用 也可为多个用户使用的软件 1 4 1 4 商业化的商业化的CADCAD系统的支撑软件系统的支撑软件 1 高端产品 具有强大的三维图形处理功能 分析功能 制造功能及网络功能 通常 运行于工作站或高档微机上 典型产品有
14、 IBM公司的CATIA EDS公司 的UG PTC公司的Pro E等 1 4 1 4 商业化的商业化的CADCAD系统的支撑软件系统的支撑软件 1 高端产品 具有强大的三维图形处理功能 分析功能 制造功能及网络功能 通常 运行于工作站或高档微机上 典型产品有 IBM公司的CATIA EDS公司 的UG PTC公司的Pro E等 2 低端产品 此类软件主要具备二维绘图能力及一些简单的三维造型功能 用于解决 二维绘图问题 低端产品以普通微机为运行平台 典型的低端产品如美国 Autodesk公司开发的AutoCAD等 1 4 1 4 商业化的商业化的CADCAD系统的支撑软件系统的支撑软件 1 高
15、端产品 具有强大的三维图形处理功能 分析功能 制造功能及网络功能 通常 运行于工作站或高档微机上 典型产品有 IBM公司的CATIA EDS公司 的UG PTC公司的Pro E等 2 低端产品 此类软件主要具备二维绘图能力及一些简单的三维造型功能 用于解决 二维绘图问题 低端产品以普通微机为运行平台 典型的低端产品如美国 Autodesk公司开发的AutoCAD等 3 中端产品 中端产品具有高端产品的三维零件设计 装配功能 能满足一般机械产 品设计 绘图的功能要求 但这些产品的曲目造型功能较弱 一般不提供 分析软件及其他高级专用软件 常用的中端产品有EDS公司的Solidedge IBM公司的
16、CATIA SRAC公司的Solidworks等 1 5 CAD1 5 CAD系统的型式系统的型式 随着计算机功能的提高和随着计算机功能的提高和CADCAD技术的应用推广 技术的应用推广 目前各行业都相继建立了具有本行业特点的目前各行业都相继建立了具有本行业特点的CADCAD 系统 典型的系统 典型的CADCAD系统 系统 一 检索型一 检索型CADCAD系统系统 在信息检索型在信息检索型CADCAD系统中 已把定型产品的图纸系统中 已把定型产品的图纸 整理成标准图存入计算机 同时存入加工用的信整理成标准图存入计算机 同时存入加工用的信 息 当用户需要某种产品时 系统可按需要而选息 当用户需要某种产品时 系统可按需要而选 择出标准规格图纸 而当用户所给的初始参数不择出标准规格图纸 而当用户所给的初始参数不 足时 系统可在同系列产品中 利用经验设计中足时 系统可在同系列产品中 利用经验设计中 的类比方法 选择计算出介于两种产品规格之的类比方法 选择计算出介于两种产品规格之 间 满足初始要求的产品 间 满足初始要求的产品 检索型检索型CADCAD系统工作原理系统工作原理 二 计算型二 计算
