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第1章　计算机辅助设计概述1

1.1　CAD概念1

1.2　CAD技术的发展过程3

1.3　CAD技术的发展现状5

1.4　CAD技术的应用7

1.5 CAD技术产生的效益11

1.6　CAD系统的主要功能13

第2章　计算机辅助设计系统15

2.1 CAD系统的构成和分类15

2.1.1 CAD系统的基本构成15

2.1.2 CAD系统的分类16

2.2　CAD系统的硬件21

2.2.1 主机21

2.2.2　输入设备22

2.2.3　输出设备24

2.2.4　外存储设备30

2.3 CAD系统的软件31

2.3.1 CAD软件分类31

2.3.2 CAD系统软件31

2.3.3 CAD支撑软件32

2.3.4 CAD应用软件38

2.4　CAD系统的设计与选择39

2.4.1 CAD系统设计应考虑的问题39

2.4.2　CAD系统选择的原则39

第3章 图形软件与数据交换的标准42

3.1 图形软件的标准42

3.1.1 计算机图形参考模型（CGRM）44

3.1.2 图形系统标准44

3.1.3　语言联编标准47

3.1.4 图形元文件（CGM）与图形接口（CGI）标准48

3.1.5 图形系统一致性测试标准49

3.2　产品数据交换标准50

3.2.1 基本图形交换规范（IGES）50

3.2.2　产品模型数据描述和交换标准（STEP）51

3.2.3 IGES与STEP的区别55

3.3　多媒体对象描述环境（PREMO）55

3.3.1 PREMO的基本内容55

3.3.2　PREMO的特点56

3.3.3 STEP和PREMO的结合56

3.4　窗口管理系统57

3.4.1 几种常用的窗口系统57

3.4.2 窗口系统的特点57

第4章　数据结构与数据库系统59

4.1 数据结构59

4.1.1 基本概念59

4.1.2　数据的逻辑结构61

4.1.3　数据的存贮结构63

4.1.4 数据结构在CAD中应用65

4.2　数据库系统69

4.2.1　数据库的基本概念70

4.2.2　数据库系统的主要特点71

4.2.3　数据库系统的体系结构72

4.2.4　数据模型72

4.3　工程数据库系统简介77

4.3.1　工程数据分析77

4.3.2 工程数据库系统的主要特点78

4.3.3 工程数据库与CAD的关系78

第5章　图形变换83

5.1 窗口视图变换83

5.1.1 用户域和窗口区83

5.1.2　屏幕域和视图区84

5.1.3 窗口区—视图区坐标变换84

5.2　图形裁剪86

5.2.1 二维线段的裁剪86

5.2.2 多边形裁剪90

5.2.3　三维线段的裁剪90

5.3　图形变换92

5.3.1 图形变换的方法92

5.3.2　二维图形变换93

5.3.3　三维图形变换100

5.4　投影变换105

5.4.1 正投影变换矩阵106

5.4.2　正轴测投影变换107

5.4.3　斜轴测投影变换108

5.4.4　透视投影变换110

第6章　常用曲线和曲面118

6.1 曲线和曲面的基本知识118

6.1.1 参数方程表示的特点118

6.1.2 对参数方程处理的几种常用方法119

6.1.3 曲线和曲面的特性120

6.2　常用的参数曲线和曲面122

6.2.1 Bezier曲线与曲面122

6.2.2 B-Spline（B样条）曲线与曲面126

6.2.3 非均匀有理B样条曲线和曲面（NURBS）127

第7章　几何造型方法130

7.1　几何造型概述130

7.1.1 几何造型概念130

7.1.2　几何造型发展130

7.2　常用的几何造型方法131

7.2.1 线框造型131

7.2.2 曲面造型131

7.2.3 实体造型137

7.2.4　特征造型141

7.2.5　分数维造型145

7.2.6　参数化几何造型和变量化几何造型150

7.3 几何造型CAD/CAM中的应用153

第8章　图形真实感154

8.1 概述154

8.2　消隐处理154

8.2.1 消除隐藏线154

8.2.2　消除隐藏面160

8.3 明暗处理161

8.3.1 光照模型（明暗模型）161

8.3.2　透明效果164

8.3.3 阴影处理165

8.4　色彩处理166

8.4.1 色彩的基本概念166

8.4.2 常用的色彩模型168

8.5　纹理处理170

第9章　有限元与优化设计172

9.1 有限元172

9.1.1 概述172

9.1.2　有限元分析的基本原理173

9.1.3　有限元分析的前置处理和后置处理177

9.1.4 ANSYS软件介绍180

9.2　优化设计181

9.2.1 优化设计的基本要素和数学模型182

9.2.2　优化设计分类和常用的优化设计方法184

9.2.3　优化设计一般过程185

第10章　计算机辅助设计与辅助制造187

10.1 CAD/CAM概论187

10.1.1 CAD/CAM的基本概念187

10.1.2 CAD/CAM运行环境189

10.1.3 CAD/CAM系统的软件191

10.1.4 CAD/CAM生产流程191

10.1.5 CAD/CAM的技术贡献193

10.2　CAE——计算机辅助工程195

10.2.1 有限元法195

10.2.2　边界元素法196

10.2.3　模态分析法196

10.3　CAPP——计算机辅助工艺规程196

10.3.1 CAPP的发展概况与趋势196

10.3.2　CAPP系统的分类199

10.3.3 CAPP的几项关键技术200

10.4　数控加工技术201

10.4.1　数控的概念201

10.4.2　数控机床的组成与工作原理202

10.4.3　数控的坐标系统203

10.4.4　数控运动的控制方式205

10.4.5　数控的应用与效益206

10.4.6　数控编程207

10.4.7 CNC,DNC和AC209

10.4.8　数控机床发展趋势212

10.5 CAD/CAM系统集成214

10.5.1 CAD/CAM系统集成的必要性214

10.5.2　CAD/CAM系统集成程度214

10.5.3　CAD/CAM系统集成的关键技术215

10.5.4　计算机集成生产系统215

第11章　虚拟制造及其应用218

11.1 虚拟制造218

11.1.1 虚拟现实与计算机仿真218

11.1.2　虚拟产品219

11.1.3　虚拟制造技术与虚拟制造系统220

11.1.4　VM与其他先进制造技术220

11.1.5　VM的分类222

11.1.6　VM的意义222

11.2　VM的过程与体系结构222

11.3　VM的关键技术223

11.3.1 硬件方面有关技术223

11.3.2　软件方面关键技术224

11.4　VM的应用实例225

11.4.1 设计225

11.4.2 生产225

11.4.3　销售225

11.5　VM的软硬件和研究近况225

11.5.1 与VM相关的软硬件225

11.5.2　研究近况226

第12章　产品创新设计的CAD方法228

12.1　分解功能方案设计方法229

12.1.1　功能逻辑分解方法229

12.1.2　FBS方法229

12.2　功能单元的结构设计方法230

12.3　装配的产品改良设计方法230

12.3.1 坐标系约束方法230

12.3.2　位置约束方法231

12.3.3　运动学方法231

12.3.4　fits-against方法231

12.4　全过程设计方法及模型232

12.4.1 面向对象设计模型232

12.4.2 GDT模型232

12.4.3　逐步求精模型232

第13章　计算机辅助工业设计发展状况与趋势234

13.1　计算机辅助工业设计内涵234

13.1.1 工业设计概念234

13.1.2　计算机辅助工业设计基本内涵236

13.1.3　计算机辅助工业设计与创新设计236

13.2　计算机辅助工业设计发展状况236

13.2.1 计算机辅助造型技术的研究236

13.2.2 CAID中人机交互技术的研究237

13.2.3 CAID中智能技术的研究237

13.2.4 CAID中高新技术的应用研究238

13.2.5 商品化软件中的工业设计模块238

13.3　计算机辅助工业设计发展趋势239

13.3.1 现代工业设计发展方向239

13.3.2　CAID有待解决的关键技术239

13.3.3 CAID的发展趋势240

参考文献241