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0机械制图与CAD授课教师：薛潇1第1章CAD基础知识•图形是表达和交流技术思想的工具。随着计算机辅助设计技术的飞速发展和普及，越来越多的工程设计人员开始使用计算机绘制各种图形，从而解决了传统手工绘图中存在的效率低、绘图准确度差及劳动强度大等缺点。在目前的计算机绘图领域，AUTOCAD是使用最为广泛的计算机绘图软件。21.AutoCAD的基本概念•CAD(ComputerAidedDesign,CAD)—计算机辅助设计，是指利用计算机软件及其相关硬件设备帮助设计人员完成设计工作的一种技术方法。包括对产品进行辅助设计、分析、修改和优化。它综合了计算机知识与工程设计知识，并且随着计算机硬件性能和软件功能的提高而逐渐完善。由于CAD技术具有高效益、知识密集及更新快等特点，所以其发展和应用水平已成为衡量一个国家科学技术和工业现代化水平的重要标志。3•AUTOCAD是一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图功能介绍及绘图原理，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享设计图形。AUTOCAD软件具有完善的图形绘制功能，具有强大的图形编辑功能，可以采用多种方式进行二次开发或用户定制，可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力，支持多种硬件设备、操作平台，具有通用性和易用性，适用于各类用户。4•AUTOCAD作为设计工作的一个重要工具已经被广泛应用于科学研究、电子、机械、建筑、航天、造船、石油化工、土木工程、冶金、农业气象、纺织、轻工及矿业工程等领域，并发挥着愈来愈大的作用。5•CAD系统所应具备的主要功能包括：◆几何造型和图形处理；◆设计组件重复使用；◆简易设计修改和版本控制功能；◆设计标注组件的自动生成；◆无需建立物理原型的设计仿真模拟；◆对设计对象的检验与优化；◆工程信息的合理存储与有序管理；◆计算机绘图与工程文档的输出。6CAECAMCAPPPDMCAXComputerAidedEngineering计算机辅助工程ComputerAidedManufacture计算机辅助制造ComputerAidedProcessPlanning计算机辅助工艺计划ProductDataManagement产品数据管理CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM的统称72CAD技术起源发展、功能介绍及绘图原理•CAD技术起源与发展1.准备酝酿期（20世纪50年代）2.初步应用期（20世纪60~70年代）3.蓬勃发展期（20世纪80~90年代）4.成熟完善期（21世纪）8•CAD功能介绍及绘图原理AutoCAD是AutoDesk公司开发的著名产品，现在已升级最新版本AutoCAD2010，2011。该软件拥有强大的二维、三维绘图功能，灵活方便的编辑修改功能，规范的文件管理功能，人性化的界面设计等。利用它，设计人员可以轻松、快捷地进行精确设计，并从复杂繁重的绘图工作中解放出来，节省出更多时间用于设计，这也是使用CAD产品最根本的目的。9•目前，AutoCAD由于其性能的优越，使用的方便，已经为广大设计人员接受并广泛应用于以下4个方面：（1）土木建筑类：建筑规划、方案设计、施工图设计、施工管理和各类工程图纸绘制与管理等。（2）机械类：设计机械产品。（3）电子类：集成电路、印制电路板的设计等。（4）其他类：辅助设计、商标设计、军事、运输等。10•AutoCAD的基本原理同其他CAD软件类似，进行工作时需要硬件及自动绘图仪。AutoCAD的工作实际上是进行大量的信息加工、管理和交换，也就是在设计人员初步够细、判断、决策的基础上，由计算机对数据库中大量的设计资料进行检索，根据设计要求进行一定的分析计算，将初步的设计结果显示在图形显示器上，以人及交互的方式反复加以修改，经设计人员确认之后，在绘图仪或打印机上输出最后的设计结果。11•AutoCAD具有CAD软件所具有的一切基本功能。使用AutoCAD用户能够绘制基本的二维图形、三维图形，对二维图形、三维图形进行编辑，可以对二维图形进行精确的标注，对二维图形、三维图形添加文字说明；可以将绘制的图形打印输出，可以对图纸进行管理。12（1）绘制平面图形在AutoCAD的“绘图”工具栏中提供了丰富的平面绘图工具，利用它们可以绘制直线、多段线、圆、矩形、多边形、椭圆等基本图形，再借助于“修改”工具栏中的修改工具和“标注”工具栏中的标注工具，便可以绘制出各种各样的平面图形，如图1-1所示。13（2）绘制轴测图使用AutoCAD也可以绘制轴测图，如图1-2所示。轴测图实际上是二维图形，它采用了一种二维绘图技术来模拟三维对象沿特定视点产生的三维平行投影效果，但在绘制方法上不同于一般平面图形的绘制。如：在轴测图中，绘制的与X、Y、Z轴平行的直线要与水平线成30°、150°、90°等角度，绘制的圆应呈椭圆形等。14（3）绘制三维图形在AutoCAD中，不仅可以将一些平面图形通过拉伸、设置标高和厚度转换为三维图形，还可以使用“绘图”“曲面”菜单中的菜单项绘制三维曲面、三维网格、旋转曲面等曲面，以及使用“绘图”“实体”菜单中的菜单项绘制圆柱体、球体、长方体等基本实体。如果再借助于“修改”菜单中的有关工具，就可以绘制出各种复杂的三维图形，如图1-3所示。1516（4）注释和标注图形尺寸对绘制的图形进行注释和标注尺寸是整个绘图过程中不可缺少的一步。通过为图形加上注释，可对图形进行说明，如零件的粗糙度、技术要求等。在AutoCAD的“标注”菜单和“标注”工具栏中包含了一套完整的尺寸标注和编辑命令，使用它们可以方便地标注图形上的各种尺寸，如线性尺寸、角度、直径、半径、坐标、公差等，并且标注的对象可以是平面图形，也可以是三维图形，如图1-4所示。17（5）渲染图形在AutoCAD中，不仅可以使用“视图”“着色”菜单中的菜单项对图形进行简单地着色处理，还可以使用“视图”“渲染”菜单中的菜单项为图形指定光源、场景、材质，并进行高级渲染，如图1-5左图所示。1819（6）输出图形在AutoCAD中，为了便于输出各种规格的图纸，系统提供了两种工作空间，一种被称为模型空间，用户大部分的绘图工作都在该空间完成；一种被称为图纸空间（布局），当用户在模型空间绘制好图形后，可在图纸空间设置图纸规格、安排图纸布局，以及为图形加上标题块等信息，如图1-5右图所示。20（7）欣赏2122232425263、CAD系统组成CAD系统CAD硬件系统CAD软件系统计算机外围设备系统软件支撑软件应用软件27•CAD系统的硬件组成◆计算机主机：CPU性能、内存容量◆外存储器：硬盘、软盘、磁带和光盘◆输入设备：定位设备、数字化仪、图像输入设备◆图形输出设备：显示器、打印机、绘图仪28•CAD系统的软件组成◆系统软件：操作系统和编译系统◆支撑软件：ACTIA、UGI、Pro/ENGINEER/SolidWorks、AutoCAD◆应用软件：模具设计软件、机械零件设计软件、机床设计软件、制造行业的专用软件29正确认识CAD技术•对CAD技术的正确认识CAD技术的优点主要表现在：◆减少绘图劳动量和直接设计费用；◆降低设计难度，提高设计质量；◆缩短设计周期，提高设计效率；◆易于修改设计，建立标注图及标准设计库。•CAD技术与及计算机绘图的关系（1）CAD≠计算机绘图计算机绘图只是CAD的一项重要组成部门（2）CAD≈概念设计+结构分析+构件设计+施工图绘制304、AutoCAD的用户界面•标题栏•下拉菜单•工具栏•绘图区•命令行•状态栏包括：标题栏、菜单栏、工具栏、绘图窗口、命令窗口和状态栏组成1、标题栏：位于应用程序窗口的最上面，用于显示当前正在运行的程序名及文件名等信息。2、菜单栏菜单栏位于标题栏的下面，共有“文件”、“编辑”、“视图”等11个下拉菜单。3、工具栏：工具栏是AutoCAD提供命令调用的一种快捷方式。4、绘图窗口：绘图窗口是用户进行绘图的工作区域，所有的绘图结果都反映正在这个窗口中。理论上讲，AutoCAD的绘图窗口是一个无限大的二维平面，默认情况下，绘图窗口显示的是XY平面。5、命令窗口位于绘图窗口的下面，用于记录用户输入的各项命令，并显示AutoCAD的各种提示信息。6、状态栏状态栏用于显示AutoCAD的工作状态，集成了最为常用的一些辅助工具。35•标题栏•菜单栏•工具栏•绘图区36•命令行与命令提示行•状态行37通过键盘直接输入命令即在命令窗口中使用键盘直接输入AutoCAD的英文全称或简称，输入命令时不必区分英文字母的大小写。通过菜单调用命令即通过单击各个下拉菜单中的某个菜单项来执行某项AutoCAD命令。AutoCAD命令的调入通过工具栏调用命令即通过单击工具栏上的某个按钮来执行某项AutoCAD命令，前提是该工具按钮所在的工具条必须处于开启状态。5、AutoCAD图形管理文件•创建新图形文件单击“标准”工具栏中的“新建”按钮单击菜单栏中“文件”“新建”命令键盘输入：NEW快捷键:Ctrl+N40坐标系分为两类，即直角坐标系和极坐标系。直角坐标系又称为笛卡尔坐标系，由一个坐标为（0，0）的原点和X、Y、Z三个通过原点且相互垂直的坐标系组成。极坐标系使用距离和角度来确定点的位置。在二维平面上，极坐标系有个坐标为（0，0）的极点和一个极轴组成。5、点的输入方式与命令的执行坐标系绝对坐标--绝对直角坐标x，y--绝对极坐标距离角度相对坐标--相对直角坐标@∆x，∆y--相对极坐标@∆距离角度坐标输入方法•例题：用三种不同的方式确定a、b两点。••注：点击左侧工具栏中的标志。43