中农大设计与制图基础课件第15讲 Auto简介

课程介绍

课程名称：机械制图与计算机绘图总学时：64学时考核方式:考试一、计算机绘图系统绪论随着计算机软硬件技术发展，计算机绘图系统的文件管理功能、编辑功能、人机交互功能不断增强，使之成为工程设计和技术交流中不可缺少的技术工具。

1.1计算机绘图系统的基本功能1.计算功能：形体设计、分析算法程序和描述形体 特征数据库2.存储功能：图形数据存储及信息管理3.交互功能：能过显示进行人机交互操作4.输入功能：图种设计尺寸、参数及命令输入5.输出功能：文字、图形及图象的输出1.2计算机绘图系统的组成图形系统功能的实际能力因系统而异。图形系统一般分为大型机、中小型机、工作站和个人计算机四个级别。一般个人计算机绘图系统组成如下：计算机主机用户图形输出设备图形显示器图形输入设备软件系统个人计算机绘图系统组成2.1CAD概述二、CAD技术2.2我国的计算机辅助设计2.3CAD的发展历程2.4CAD技术发展的四个阶段2.5经典课题与新兴研究领域工程设计

人们运用专门的科学知识和方法，有目的的创造工程产品的高级智能行为。涉及现代人类活动的全部时空领域。是产品创新和工业发展的核心环节，是现代社会工业文明的重要支柱。工程设计的费用虽然往往只占最终产品成本的一小部分，但它却对所设计产品的先进性和竞争力起着决定性的作用，并决定了70%—80%的制造成本和行销服务成本。研究、改进和发展现代工程设计方法和技术对于工业产品创新、提高物质文明促进生产力的发展和社会进步具有十分重要的意义，而在现代工程设计的发展和研究中，最杰出和最光辉的成就就是计算机辅助设计，简称为CAD（ComputerAidedDesign）技术。

CAD是在工程设计中用计算机来帮助或替代设计人员的部分劳动、来辅助人们进行设计。在计算机辅助设计中，实现了将计算机高速而精确的计算能力、大容量地存储和处理数据能力、直观而实时的图形显示能力与设计者的综合分析能力、逻辑判断能力、经验积累及灵感和创造性思维的结合。从而可以大大地加快设计进程、缩短设计2.1CAD概述周期、提高设计质量、降低工程造价。正由于此，美国国家工程科学院将计算机辅助设计评选为当代（1964～1989）十项最杰出的工程技术成就之一。

现时的CAD技术几乎已经到了“无所不能、无所不包”的程度、大到投资数十亿美元的世界第一架无图纸生产波音777飞机（1990.10～1995.5）、小至1991年东京世界田径锦标赛男子100米世界纪录的创造者卡尔·刘易斯的跑鞋，都是由于采用了现代先进的CAD技术才使他们成为了当时的世界之最，挂在他们脖子上的是现代CAD技术熠熠夺目的光环。改革开放以来，CAD技术也获得了日益广泛的应用并取得了长足的进步和迅猛发展。作为现代计算机技术的一个重要组成部分，已经成为促进科研成果的开发和转化、促进传统产业和学科的更新与改造、实现设计自动化、增强企业及其产品在市场上的竞争力、促进国民经济发展和国防现代化的一项关键性高新技术。CAD技术的应用，使得产品和工程设计、制造的内容和方式都发生了根本性的变革。每一个学习和从事工程技术职业的人，都应该学习、熟悉和掌握CAD技术。2.2我国的计算机辅助设计计算机辅助设计（CAD）技术是伴随着计算机软、硬件技术和计算机图形学技术的进步和发展而迅速成长起来的。是近代计算机科学、图形图像处理技术和现代工程设计技术的发展、交汇和融合的硕果。1946年，世界第一台电子计算机ENIAC的诞生揭开了人类历史的新篇章。在这崭新的计算机时代，人类的一切活动都因此发生了变革。作为人类最重要的、最具创造性的高级智能活动的工程设计也与电子计算机相结合，产生和发展成为了计算机辅助设计（CAD）技术。2.3CAD的发展历程1)酝酿与准备阶段（1946～1960)1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）“旋风”1号（Whirlwind1）计算机的附件诞生了。1958年，美国Calcomp公司将联机的数字纪录仪发展成为滚筒式绘图仪；GerBer公司根据数控铣床原理研制出平板式绘图仪。50年代末期，麻省理工学院（MIT）在“旋风”（Whirlwind）计算机上开发的SAGE空防系统中，第一次使用了具有控制功能的CRT显示器和光笔。继之，类似的技术也在工程设计与生产过程中得到使用……以上种种，可算作是最早的CAD输入、输出设备和“交互式图形系统”的雏形。2.4CAD技术发展的四个阶段2）CAD的形成与发展阶段（1961～1970）1962年，美国麻省理工学院（MIT）所属林肯实验室的IvanE.Sutherland在他的博士论文中提出了“Sketchpad”人机通信图形系统，为人机交互式CAD系统的实现首开先河；他在论文中首次使用了计算机图形学（CG–ComputerGraphics）这一术语，宣告了计算机图形学的诞生。同时，也宣告了计算机辅助设计（CAD）技术的诞生。

Ivan博士在论文中证明了交互式计算机图形学是一个可行的、具有重大应用价值和广阔前景的研究领域，从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位、确定了计算机辅助设计技术作为一个崭新的学科领域。他在论文中提出的一些基本概念和技术、分层存储符号和图素的数据结构等奠定了计算机图形学和计算机辅助设计的理论和技术基础，其中有些已成为CAD技术的经典而沿用至今。此后的几年，美国MIT、通用汽车公司、贝尔电话实验室和洛克希德公司先后展开了对计算机图形学和计算机辅助设计理论与技术的大规模研究；同时，英国剑桥大学等也开始了这方面的工作，从而使计算机图形学和计算机辅助设计技术进入了迅速发展并逐步得到广泛应用的新时期。3）CAD实用化的阶段（1971～1980）

Xerox公司研制出数字化鼠标器图形系统和商用CAD软件不断地被研制出来，各种论文、文献、教程和学术会议大量涌现。1974年，美国国家标准化局(ANSI)召开了ACMSIGGRAPH工作会议,讨论制定图形软件功能的标准1977～1979年，美国计算机协会（ACM）多次开会，致力于有关图形标准的研究、制定与审核。国际标准化组织ISO通过并发布了计算机图形接口标准CGI、计算机图元文件标准CGM、计算机图形核心系统GKS等标准。美国CV公司的CADDS、美国的I-DEAS、UGⅡ、美国CDC公司的ICEM、英国剑桥CIS公司的Medusa。4）CAD技术的普及和提高阶段（1981～）关于普及：以前只能在“工作站”、小型机及以上计算机上运行的CAD软件可以“普及”到普通的PC上来；微机的普及带来了微机CAD系统在社会上的普及；促进了CAD技术向各行各业和工程设计的各个层面的渗透；由于计算机网络软、硬件技术的飞速发展、特别是internet的发展，使得CAD技术如虎添翼，可以在网上传播、可以共享资源和成果，进行广域无疆的网上普及。关于提高：

CAD静、动态模型的真实感、现场感和实用性极大地提高。

CAD技术必须提高自身以满足设计方法、手段的发展所提出的要求。例如集成系统(CIMOS)、并行工程、虚拟设计、基于网络的协同设计等对工程产品的CAD模型、工程数据的交换和集成管理及相应的工业标准的要求;

CAD数字建模、图形图像算法、变量及参数化设计、特征造型、分数维造型等CAD技术自身的不断提高和完善。变量及参数化设计的解算方法仍需完善和提高；分数维造型等，尚需进行理论及技术的多方面探索。2.5经典课题与新兴研究领域

计算机辅助设计：就是在工程设计中用计算机来帮助或替代设计人员的部分劳动、来辅助人们进行设计。

计算机绘图：是使用绘图软件及相应设备进行画图和标注的一种方法和技术。

计算机图形学：国际标准化组织ISO在数据辞典中对计算机图形学下的定义是：“计算机图形学是研究通过计算机将数据结构转换为图形并在专用设备上显示的原理、方法和技术的科学”。三、计算机辅助设计、计算机绘图与计算机图形学3.1计算机图形学的研究内容1）硬件方面：主要研究图形的输入设备、显示设备、处理设备、和绘制输出设备。2）图形软件：二维绘图系统、三维造型系统、动画制作系统、真实感图形生成系统等。3）图形处理的理论与算法：如几何元素的生成算法、实体的表示及拼合算法、图形的变换、裁剪、消隐算法、真实感图形生成算法等。近年来，计算机图形学向着更深入的方向发展，出现了分布式图形处理、声像一体化、分形图形、虚拟现实等高新理论和技术。4）实际应用中的图形处理问题。3.2计算机绘图与计算机辅助设计计算机绘图是计算机辅助设计的组成部分。计算机辅助设计主要包含：1）图形处理：二维、三维、动画、图形输入、输出此即所谓的计算机绘图。2）工程分析：如优化设计、有限元分析、其它各种面向具体专业的工程分析计算。3）数据管理与交换技术：包括数据库管理、产品数据管理、数据交换规范及接口等。4）软件设计技术和文档处理技术等。计算机绘图是计算机图形学的一个重要组成部分，也是CAD的基础理论之一。它的研究目的就是实现通过计算机媒体将数据转换为图形，并在专用显示设备上显示、输出。目前，对这一技术的处理方法主要有两种：（1）借助于一种高级语言编程实现（2）借助于图形软件实现四、AutoCAD软件的选用

AutoCAD是美国AutoDesk公司1982年推出的微机辅助绘图软件。它是一个通用的交互式绘图软件包。十几年来,软件版本不断更新,从AutoCADR1.0至AutoCAD2004,已作了十多次重大修改,从二维绘图发展成三维设计及实体造型,功能日趋完善和增强。AutoCAD2002的基本安装环境硬件：PC机CPU（主频）在Pentium133以上安装空间130MB，最小内存32MB，50MB的虚拟内存。2.操作系统：WindowsNT®version4.0,Windows95以上版本视窗操作系统环境支持。以上为最低配置，目前一般的硬件及操作系统均可以高速运行最近版的AutoCAD软件，且一般的实验机房均已安装。4.1AutoCAD的基本概念⑴坐标系统（WCS，UCS）⑵绘图单位（UNIT）⑶绘图极限范围（LIMITS）⑷实体⑸菜单4.2基本操作AutoCAD的基本操作主要包括：

运行、命令输入、参数输入4.2.1AutoCAD的运行4.2.2命令输入（1）由键盘直接输入（2）下拉菜单输入（3）快捷菜单输入（4）工具栏输入4.2.3数据的输入（1）点的输入（2）距离的输入（3）角度的输入4.3AutoCAD基本绘图命令、编辑命令4.3.1基本绘图命令命令名 功能 菜单位置LINE

画直线 Draw CIRCLE

画整圆 Draw ARC

画圆弧Draw PLINE

画多义线 Draw POINT

画点命令Draw POINTSTYLE

设置点的大小和式样FormatELLIPSE

画椭圆 Draw POLYGON

画正多边形 Draw DONUT

画圆环 Draw 基本绘图命令（续）命令名 功能 菜单位置SOLID

画实心体 Draw TRACE

画加宽线 DrawSPLINE

画样条曲线

DrawHATCH

画剖面线Draw TEXT

写文本 Draw DTEXT

动态写文本 Draw QTEXT

快显文本 Draw STYLE

文本字样Format

4.3.2基本编辑命令命令名 功能 菜单位置

ERASE

删除画好的部分或全部图形Modify OOPS

恢复前一次删除的图形 Modify MOVE

将选定图形位移Modify COPY

复制选定图形 Modify ROTAT

旋转选定图形Modify MIRROR

画出与原图对称的镜像图形Modify SCALE

将图形按给定比例放大或缩小Modify STRETCH

将图形的选定部分进行拉伸或变形Modify EXTEND

将直线或弧线延伸到指定边界 Modify ARRAY

将指定图形复制成矩形或环形阵列Modify命令名 功能 菜单位置

CHANGE

修改图形的某些特性——— TRIM

对图形进行剪切，去掉多余部分Modify BREAK

将直线或圆、圆弧断开Modify FILLET

按给定半径对图形倒圆角Modify CHAMFER

对不平行两直线倒斜角Modify