《CAD系统的组成》课件2

CAD系统的组成CAD系统是计算机辅助设计系统的简称。它是一种计算机软件，旨在帮助工程师、设计师和其他专业人员创建和修改各种设计。课程目标11.了解CAD系统掌握CAD系统基本概念和功能。22.熟悉CAD系统组成深入了解CAD系统硬件和软件部分。33.学习CAD建模流程掌握CAD系统中几何、三维、曲面和实体建模技术。44.掌握CAD应用了解CAD系统在产品设计、制造和仿真等方面的应用。CAD系统简介计算机辅助设计（CAD）系统是利用计算机及其图形软件进行产品设计和造型的一种系统。它是现代工业生产中不可或缺的一部分，在产品设计、制造、分析等方面发挥着重要作用。CAD系统将计算机图形学、几何造型、工程计算等技术有机结合，为用户提供强大的设计工具和模拟环境，帮助设计师进行创意设计、方案评估、产品优化等工作。CAD系统的功能设计功能创建和编辑几何模型，如零件、组件和装配体。分析功能模拟产品性能，进行结构分析、流体动力学分析和热分析等。制造功能生成制造所需的加工路径和数据，支持快速原型设计和生产。文档功能创建详细的技术文档，包括图纸、规格说明和零件清单。CAD系统的组成硬件系统计算机硬件提供运行CAD软件的物理基础，包括计算机、输入输出设备和存储设备。软件系统软件系统包含操作系统、CAD应用软件、图形库和数据库管理系统，为CAD系统提供功能和操作环境。用户界面用户界面是用户与CAD系统交互的桥梁，方便用户进行操作和信息交互。数据库系统数据库系统存储和管理CAD系统中的数据，包括几何数据、属性数据和设计文档等。硬件组成计算机硬件提供计算能力，处理CAD软件的复杂运算。输入设备用于用户输入设计数据，例如绘制线条、创建图形。输出设备将计算机生成的图形输出到纸张或其他介质上。存储设备存储设计数据、CAD软件和相关文件。计算机硬件中央处理器(CPU)处理CAD软件指令，执行计算和逻辑操作，控制系统运行。内存(RAM)存储正在运行的程序和数据，速度快，但数据会丢失。图形处理器(GPU)加速图形渲染和显示，处理大量数据，提高CAD软件性能。硬盘(HDD/SSD)长期存储CAD模型、文件和数据，容量大，但读取速度较慢。输入设备键盘键盘是CAD系统中最常用的输入设备之一。它允许用户输入文本、命令和数据，以及控制软件中的各种功能。鼠标鼠标是另一个重要的输入设备，用于选择对象、移动光标和在屏幕上绘制图形。图形输入板图形输入板是用于绘制精确线条、曲线和形状的专用输入设备。它通常用于绘制草图、设计和图形。扫描仪扫描仪用于将纸质图纸或图像数字化，以便将其导入CAD系统进行编辑和修改。输出设备打印机打印机将CAD模型或设计图纸转化为纸质文档。高质量打印机可提供精确的线宽和细节，用于生产和交流目的。绘图仪绘图仪用于精确绘制大型图纸，尤其适合建筑设计、机械设计等领域。显示器高分辨率显示器提供清晰的视觉效果，帮助用户更直观地观察和编辑设计细节，提高工作效率。存储设备硬盘存储CAD系统数据，如设计文件，图形模型等。内存用于存储CAD系统正在运行的程序和数据，以便快速访问。固态硬盘提高系统启动速度和数据读取速度，提升CAD系统性能。光盘/U盘用于备份CAD系统数据，防止数据丢失。软件组成11.操作系统操作系统为CAD系统提供基础的运行环境，管理硬件资源和软件资源，例如文件系统、内存管理等。22.CAD应用软件CAD应用软件是专门针对设计任务而开发的，提供特定功能，例如几何建模、二维绘图、三维建模等。33.CADD引擎CADD引擎是CAD应用软件的核心，负责处理几何数据、图形运算和显示，并提供用户界面。44.图形库图形库提供一系列函数，用于绘制图形、操作图形和管理图形信息。操作系统核心管理管理计算机硬件资源，如CPU、内存和磁盘。应用程序执行提供平台，运行各种应用程序，满足用户需求。用户交互提供用户界面，方便用户操作计算机。系统安全保护系统免受恶意软件攻击，维护数据安全。CAD应用软件11.制图软件用于绘制二维图形，例如平面图、剖面图和立面图。22.三维建模软件用于创建三维模型，例如汽车、建筑物和机械零件。33.仿真分析软件用于模拟产品的性能，例如应力分析、流体动力学分析和热分析。44.数字制造软件用于生成数字制造指令，例如数控机床加工路径。CADD引擎几何计算核心CADD引擎负责处理图形数据的几何计算，例如，点、线、面、体等的创建、修改、变换等操作。它为CAD软件提供了基础的几何计算能力，支持各种图形元素的创建和操作。渲染和可视化CADD引擎支持渲染和可视化功能，将几何模型转换为用户可视化的图像。它负责处理光照、阴影、材质等因素，以生成逼真的图像。模型优化和性能CADD引擎通过优化模型数据和算法来提高性能，例如，简化模型、压缩数据等。它确保CAD软件能够快速流畅地处理复杂模型。图形库矢量图形存储图形对象的数学描述，可缩放而不失真。光栅图像存储像素数据，适合照片和复杂图像。颜色管理定义和管理颜色，确保跨平台一致性。几何形状提供基本几何图形，如线、圆、弧、多边形等。数据库管理系统数据存储管理数据库管理系统负责存储、组织和管理CAD系统中的各种数据，包括几何模型、设计参数、材料属性和制造信息。数据检索和访问提供高效的数据检索和访问功能，使设计人员能够轻松地查找、更新和使用相关数据，提高工作效率。数据完整性和安全性确保数据的一致性和准确性，并提供安全机制来保护数据免受未经授权的访问和修改。数据共享和协作支持团队协作，允许多个用户访问和共享相同的数据，提高工作效率，促进信息交流。程序编译器程序编译器的作用编译器负责将用户编写的源代码转换为计算机可以理解的机器语言。它分析代码、检查语法错误，并将代码转换成一系列指令，供计算机执行。常见的编译器常见的编译器包括GCC、Clang、VisualStudioCompiler等。它们支持不同的编程语言，如C、C++、Java等。用户界面11.交互方式用户界面为用户提供与CAD软件交互的窗口，通过鼠标、键盘等输入设备操作。22.可视化呈现用户界面以图形化的方式展示CAD模型，并提供各种工具和命令进行操作。33.信息反馈用户界面提供信息反馈，例如提示信息、错误信息、状态栏等，帮助用户了解软件运行状态。44.易用性用户界面应该简单易懂，方便用户学习和使用，提高工作效率。硬件-软件集成1硬件基础2软件功能3交互连接硬件和软件相互依赖，共同完成CAD设计任务。硬件提供基础平台，如计算能力、存储空间和输入输出设备。软件提供功能，如图形绘制、模型编辑和分析。交互是指硬件和软件之间的信息传递。CAD系统建模流程1几何建模几何建模是CAD系统中重要的基础环节，它为后续的建模操作奠定了基础。2三维建模三维建模是CAD系统中的核心技术之一，它能够创建出真实的三维模型，使设计者能够从各个角度观察和分析设计对象。3仿真分析仿真分析是CAD系统的重要功能，它能够对设计模型进行模拟测试，检验设计方案的合理性和可行性。4产品输出产品输出是CAD系统的重要功能之一，它能够将设计模型输出为各种格式的文件，方便设计者进行后续的加工和制造。几何建模点点是空间中最基本的元素，没有大小和形状。线线是由一系列点连接而成，具有长度，但没有宽度和厚度。面面是由线包围而成，具有面积，但没有厚度。体体是由面包围而成，具有体积。三维建模1线框创建物体的基本形状2表面添加细节和纹理3实体生成完整的3D模型三维建模是创建虚拟物体的过程。它涉及使用软件创建对象的三维表示，包括形状、尺寸、颜色和纹理。曲面建模1曲面设计创建曲线，形成网格2曲面拼接连接相邻曲面，形成完整模型3曲面细化调整曲面形状，增加细节4曲面优化减少多边形，提高渲染效率曲面建模是一种常用的三维建模方式，用于创建具有平滑表面的物体。实体建模创建实体实体建模是基于几何模型的，用以描述物体的几何形状、拓扑结构、材料属性等添加特征实体建模可以使用各种特征，例如孔、槽、圆角、倒角等，来创建实体进行修改实体建模支持对实体进行修改，例如修改形状、尺寸、位置等进行分析实体建模可以用来分析实体的物理属性，例如质量、体积、重心等生成结果实体建模最终可以生成实体模型，用于后续的制造、分析等装配建模1部件导入导入已创建的单个组件，例如零件或子组件，进行组合。2位置约束定义零件之间相对位置，例如固定、对齐或间隙。3装配关系建立部件之间的相互关系，例如连接、配合或依赖。4装配验证检查装配体的完整性，确保组件连接正确。5装配优化调整组件位置和关系，以优化装配体的性能。仿真分析1应力分析模拟产品在特定环境下的力学行为2热分析预测产品在温度变化下的热传递和应力3流体分析模拟产品在流体环境中的运动和流动4振动分析研究产品在振动环境下的动态响应仿真分析能帮助设计师评估产品性能，优化设计，减少原型制作成本，提高产品可靠性。产品输出二维图形产品设计完成后，可以通过CAD系统生成二维图形，例如工程图纸、示意图等。这些图形可以用作制造、加工、装配的参考。三维模型CAD系统可以创建精确的三维模型，用于虚拟现实、动画制作、产品展示等领域。这些模型可以帮助设计师更好地理解产品的设计，并进行更细致的调整。数据文件CAD系统可以生成各种数据文件，例如DXF、STL等，这些文件可以用于其他软件或设备进行加工、制造、分析等。这些数据文件可以实现不同软件之间的数据交换，方便产品的设计和制造流程。文档输出技术文档CAD系统可以生成详细的技术文档，包含产品设计图纸、尺寸标注、材料说明等。这些文档可用于生产制造、安装维护等环节。用户手册用户手册是面向最终用户的文档，提供产品操作指南、功能介绍、故障排除等信息，帮助用户理解和使用产品。绘图输出二维图纸输出CAD系统可生成各种工程图纸，例如机械零件图、建筑平面图和电路图等。三维模型输出CAD系统支持将三维模型导出为各种文件格式，例如STL和OBJ，以便用于3D打印和仿真。输出格式CAD系统可以输出各种格式的图纸，包括矢量图形(例如DXF和DW