【正文】 序的翻譯、裝入和運(yùn)行。撞擊式打印機(jī)以輸出字符為主，有時也利用它輸出一些精度不高的圖形。圖25滾筒式繪圖機(jī) 圖26 筆架的走步方向 圖 27 用折線逼近直線用折線近似逼近的方法叫插補(bǔ)原理，即將線段分解和加密，補(bǔ)進(jìn)許多點(diǎn)，“以折代直”或“以折代曲”。自動繪圖機(jī)按其工作方式分成兩大類：l ）平臺式繪圖機(jī)：平臺式繪圖機(jī)由繪圖平臺、導(dǎo)軌、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、筆架等幾部分組成，具有x 方向及Y 方向兩組導(dǎo)軌，橫梁可沿X 方向?qū)к壱苿?，筆架則沿固定在橫梁上的Y 方向?qū)к壱苿?，它均由步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動。四、 圖形輸出設(shè)備( l ）圖形顯示器：選擇CAD 圖形顯示系統(tǒng)時，分辨率越高，顯示效果也越好，但價格也隨之升高。( 3 ）數(shù)字化儀：數(shù)字化儀也稱圖形輸人板，其分辨率高、作圖精度高、傳輸速度快、使用方便、功能強(qiáng)，通常是大中型CAD 系統(tǒng)中較常采用的圖形輸人設(shè)備之一。目前，CAD 系統(tǒng)常用的輸入設(shè)備有如下幾類：( l ）鍵盤：鍵盤用來輸人數(shù)據(jù)和程序；輸人命令或執(zhí)行命令；或者對屏幕圖形、程序進(jìn)行特殊的處理。光盤是利用激光進(jìn)行讀寫，比軟盤具有更大的存儲容量，被譽(yù)為“海量存儲器”，又由于激光頭與介質(zhì)無接觸，沒有退磁問題，所以信息保存時間長，但其讀寫速度不如硬盤。2 ）軟盤。它適用于使用不頻繁的數(shù)據(jù)，目前已較少采用。4 ．標(biāo)準(zhǔn)化隨著CAD 技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化問題越來越顯出它的重要性。它們都是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。這些工作依賴于一定的知識模型，采用符號推理方法才能獲得圓滿解決。該環(huán)境具有電子會議、協(xié)同編輯、共享電子白板、圖形和文字的瀏覽與批注、異構(gòu)CAD 和PDM 軟件的數(shù)據(jù)集成等功能，使用戶能夠進(jìn)行協(xié)同設(shè)計。(3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。為了提高系統(tǒng)的集成水平，CAD 技術(shù)必須在以下幾個方面提高水平： (l）數(shù)字化產(chǎn)品建模（集成產(chǎn)品信息模型）。它的目標(biāo)是提高設(shè)計、制造、服務(wù)全過程的全面質(zhì)量，降低產(chǎn)品全生命周期的成本，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，包括減少設(shè)計反復(fù)，降低產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)準(zhǔn)備發(fā)送所占用的時間使產(chǎn)品以最快的速度上市。CAD系統(tǒng)發(fā)展過程：二維計算機(jī)繪圖系統(tǒng)、三維計算機(jī)繪圖系統(tǒng)、幾何造型系統(tǒng)、設(shè)計特性的自動分析、設(shè)計和制造的集成系統(tǒng)(CAD/CAM系統(tǒng))二、CAD技術(shù)發(fā)展方向概念一：CIMS：一個對產(chǎn)品的初始構(gòu)思（更確切地講產(chǎn)品的市場調(diào)查、訂貨開始）和設(shè)計、加工制造、直到產(chǎn)品最終裝配和出廠檢驗(yàn)的全過程是實(shí)行計算機(jī)控制的系統(tǒng)叫計算機(jī)集成控制系統(tǒng)。八十年代初，它已發(fā)展成為工程界實(shí)用的工具。CAM是利用計算機(jī)對制造過程進(jìn)行設(shè)計、管理和控制，一般來說包括工藝設(shè)計、數(shù)控編程和機(jī)器人編程等內(nèi)容。圖1—2 CAD/CAM系統(tǒng)工作流程圖圖1 一2 中一開始先根據(jù)市場需求確定產(chǎn)品的性能，然后用專家系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計，由此再進(jìn)行幾何建模、工程分析、直到產(chǎn)生詳細(xì)的工程圖。機(jī)械產(chǎn)品在經(jīng)歷了制造加工、樣機(jī)測試、批量生產(chǎn)以及銷售使用后，將返回大量信息，要依據(jù)這些信息再對產(chǎn)品進(jìn)行不斷修改。設(shè)計一般經(jīng)歷以下幾個階段：( 1 ）概念設(shè)計：通過調(diào)查研究、資料收集，仔細(xì)分析用戶需求，在此基礎(chǔ)上確定產(chǎn)品功能，進(jìn)而構(gòu)思方案，進(jìn)行分析與論證，最后獲得一組可行的原理性方案。五、CAD、CG和計算機(jī)繪圖之間的關(guān)系從以上對CAD 、及CG及計算機(jī)繪圖 的敘述可以看出它們?nèi)咧g是有區(qū)別的，但聯(lián)系非常密切。四、計算機(jī)繪圖計算機(jī)繪圖是CG 中涉及工程圖形繪制的一個分支，可將它看成一門工程技術(shù)，它為千百萬人以軟件操作方式繪制圖樣提供服務(wù)。（2） 圖形軟件設(shè)計：如二維繪圖系統(tǒng)、三維造型系統(tǒng)、動畫制作系統(tǒng)、真實(shí)感圖形生成系統(tǒng)等。如圖形用戶界面、網(wǎng)絡(luò)用戶界面、多通道多媒體智能用戶界面等。如產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM ）、數(shù)據(jù)庫、異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和接口等。如二維交互圖形技術(shù)、三維幾何造型技術(shù)及其他圖形輸入輸出技術(shù)。二、 CAD技術(shù)CAD（Computer Aided Design）是利用計算機(jī)強(qiáng)有力的計算功能和高效率的圖形處理能力，輔助進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計與分析的理論和方法，是綜合了計算機(jī)科學(xué)與工程設(shè)計方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學(xué)科，一般更多地稱CAD技術(shù)。目錄第一章 CAD技術(shù)概述 3 有關(guān)CAD方面的知識 3 機(jī)械設(shè)計過程與機(jī)械CAD過程比較 4 CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 6 第二章 機(jī)械CAD系統(tǒng)的組成 9 CAD的硬件 9 機(jī)械CAD系統(tǒng)的軟件 12第三章 工程手冊的數(shù)據(jù)處理 17 數(shù)表的程序化 17 一元函數(shù)插值 23 線圖的程序化 25 建立經(jīng)驗(yàn)公式的方法 26 MATLAB語言簡介 29第四章 圖形變換 53 圖形變換的方法 53 點(diǎn)的變換 53 變換的矩陣表示 54 二維圖形變換 55 二維圖形基本變換 55 二維圖形變換舉例 57 三維圖形變換 64 三維圖形基本變換 65 三維圖形的正投影變換 69 齊次坐標(biāo)的優(yōu)點(diǎn) 71第五章 二維幾何建模方法 71 交互幾何建模 71 參數(shù)化幾何建模 72 形狀特征拼合法幾何建模 73 形狀特征的概念與確定 73 形狀特征拼合法的編程實(shí)現(xiàn) 75第六章 三維產(chǎn)品建模技術(shù) 75 三維幾何造型技術(shù) 75 幾何造型概述 75 三維幾何造型系統(tǒng)的三種模型 76 兩種實(shí)用幾何造型軟件簡介 81 AutoCAD幾何造型簡介 81 Solid Edge參數(shù)化特征造型簡介 82 特征建模技術(shù) 82 特征建模概述 82 特征定義 83第七章 AutoCAD的定制和二次開發(fā) 83 模板文件(擴(kuò)展名為dwt） 83 AutoLISP語言 83 AutoLISP語言簡介 83 AutoLISP語言應(yīng)用舉例 84 定義菜單、工具欄 84 菜單文件的結(jié)構(gòu) 85 萊單開發(fā)的方法 86 下拉菜單設(shè)計 86 圖標(biāo)菜單的設(shè)計 88 工具欄設(shè)計 90 形（SHAPE）和塊（BLOCK） 90 90 圖塊 93 SCRIPT（腳本）文件 93 關(guān)于SCR文件 93 SCR文件應(yīng)用舉例 94 DXF圖形交換文件 94 圖形數(shù)據(jù)交換技術(shù) 94 DXF文件結(jié)構(gòu) 94 用C語言定義新的函數(shù)和命令 97 97第一章 CAD技術(shù)概述 有關(guān)CAD方面的知識一、產(chǎn)品設(shè)計設(shè)計是指根據(jù)使用要求確定產(chǎn)品應(yīng)具備的功能，構(gòu)思產(chǎn)品的工作原理、總體布局、運(yùn)動方式、力和能量的傳遞、結(jié)構(gòu)形式、產(chǎn)品形狀、色彩、材質(zhì)、工藝、人機(jī)工程等事項，并轉(zhuǎn)化為工程描述（圖樣、設(shè)計文件等），以此作為制造的依據(jù)。注意： 1）CAD中D最先代表那個詞； 2）計算機(jī)繪圖的方式：交互式繪圖、被動式繪圖； 3）CAD技術(shù)和CAD系統(tǒng)的概念。(2) 工程分析技術(shù)。(4) 文檔處理技術(shù)。(6) 基于web 的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和開發(fā)技術(shù)。（3） 圖形處理的理論與方法：如幾何元素和圖形的生成方法、實(shí)體表示理論與拼合算法、圖形變換、圖形的消隱與裁剪、真實(shí)感圖形生成等。這就是說，計算機(jī)繪圖目前已作為一種成熟的技術(shù)，用軟件方式提供給千千萬萬的普通用戶，不要求這些用戶通曉理論和算法，只需掌握軟件功能及所要求的操作技能，就能實(shí)現(xiàn)計算機(jī)繪圖的目的?？梢院唵蔚乇硎鋈缦拢河嬎銠C(jī)繪圖不是CAD 的全部內(nèi)涵，但它是CAD 技術(shù)的基礎(chǔ)之一；CG 是一門獨(dú)立的學(xué)科，有自己豐富的技術(shù)內(nèi)涵，它與CAD 有明顯區(qū)別，但它的有關(guān)圖形處理的理論與方法構(gòu)成了CAD 技術(shù)的重要基礎(chǔ)。( 2 ）初步設(shè)計：從一組可行的原理方案中選一優(yōu)化方案，繪制總布置草圖，確定各部件基本結(jié)構(gòu)和形狀，建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行主要設(shè)計參數(shù)的分析計算與優(yōu)化。由此可見，機(jī)械設(shè)計是一個“設(shè)計一評價一再設(shè)計”的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過程，在人工設(shè)計情況下，設(shè)計周期長。CAPP 的功能是進(jìn)行零件加工工藝路線及工序的編制，它的作用除了為生產(chǎn)調(diào)度及控制提供信息外，也為NC 自動編程提供所需信息。 CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用CAD 技術(shù)推動了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計革命，無論是軍事工業(yè)還是民用工業(yè)，無論是加工制造業(yè)（如機(jī)械、電子、輕紡產(chǎn)品等）還是其他工業(yè)，甚至文體、影視、廣告制作等行業(yè)都離不開CAD 技術(shù)。起源：如果我們真正尋找CAD技術(shù)的起源，該系統(tǒng)第一次允許設(shè)計人員使用光筆和顯示屏交互操作計算機(jī)圖形，初步在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了圖形的直接輸入.發(fā)展：六十年代初，由于計算機(jī)硬件價格昂貴的原因，首批CAD系統(tǒng)的用戶都是一些大的汽車、飛機(jī)公司，例如：美國的通用汽車公司，波音公司等。（例：出圖快）概念二：CE(Concurrent Engineering)并行工程是一種系統(tǒng)集成方法，它采用并行方法處理產(chǎn)品設(shè)計及其相關(guān)過程，包括制造及相關(guān)過程。 圖13 并行工程工作模式1 ．集成化在一個由多種軟件組成的復(fù)雜系統(tǒng)中，例如計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、并行工程(CE)等，集成的含義有多種，一般有功能集成、信息集成、過程集成及動態(tài)聯(lián)盟中企業(yè)的集成。必須提供針對產(chǎn)品全生命周期的統(tǒng)一的產(chǎn)品模型，該模型應(yīng)該符合某種標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范，其內(nèi)容應(yīng)該包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀、設(shè)計過程以及設(shè)計所用的知識；在建模技術(shù)上，應(yīng)該能提供性能優(yōu)良的特征建模、參數(shù)化設(shè)計、變量化設(shè)計等方法。應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)與提高PDM 軟件性能，有效管理與產(chǎn)品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)以及與產(chǎn)品相關(guān)的所有過程。(2）提供網(wǎng)上多種CAD 應(yīng)用服務(wù)，例如設(shè)計任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計沖突檢測與消解、網(wǎng)上虛擬裝配等工具。因此將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)技術(shù)，與傳統(tǒng)CAD 技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化CAD 系統(tǒng)是機(jī)械CAD 發(fā)展的必然趨勢。只有在新的理論指導(dǎo)下才可能建立新一代的智能CAD 系統(tǒng)，才能解決目前還不能有效解決的方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計等問題。迄今已制定了不少標(biāo)準(zhǔn)，例如面向圖形設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)CGI ，面向用戶的圖形標(biāo)準(zhǔn)GKS 和PHIGS，面向不同CAD 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES 和STEP ，此外還有窗口標(biāo)準(zhǔn)等。( 2 ）磁盤：磁盤分為硬盤、軟盤、光盤三種。軟盤有3 .5in 的軟盤、優(yōu)盤等。三、 圖形輸人設(shè)備在CAD 作業(yè)過程中，常需輸人產(chǎn)品設(shè)計初始方案的結(jié)構(gòu)與圖形，以及建立常用零部件標(biāo)準(zhǔn)圖形庫。( 2 ）鼠標(biāo)器：鼠標(biāo)器主要用來控制顯示屏上的光標(biāo)位置。數(shù)字化儀可以實(shí)現(xiàn)“指點(diǎn)操作”、“點(diǎn)菜單”、“徒手作圖”功能。由于顯示器分辨率并不影響圖形輸出到自動繪圖機(jī)上的繪圖精度，而且一般圖形顯示系統(tǒng)的支撐軟件大多具有能在顯示圖形中截取部分圖形，進(jìn)行縮小或放大，以及可使圖形在顯示器上平移的功能，因而不必盲目追求圖形顯示系統(tǒng)的高分辨率，以導(dǎo)致設(shè)備成本提高。平臺式繪圖機(jī)繪圖速度高、精度高，在繪圖時可在臺面上看到整個作圖過程，便于監(jiān)視。插補(bǔ)算法的先進(jìn)性表現(xiàn)在能否找出最佳的組合方式來逼近理想線型。非撞擊式打印機(jī)有噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)等，這類打印設(shè)備打印速度快、噪聲小，既可以打印字符，也有良好的圖形輸出效果，已逐步取代了撞擊式打印機(jī)。它有以下幾類： 操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)種類很多，版本也在不斷更新，目前常用的有Windows、Unix 等。二、. CAD 支撐軟件支撐軟件是機(jī)械CAD 軟件系統(tǒng)的核心。2 ）有限元結(jié)構(gòu)分析軟件。隨著優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外已有許多成熟的算法和相應(yīng)的計算機(jī)程序。如美國Tektronix 公司研制的PLOT10 圖形程序庫，可以用FORTRAN 語言中的CALL 語句來調(diào)用。2 ）交互式繪圖軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件: 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是在操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立的操縱和管理數(shù)據(jù)庫的軟件，它滿足了龐大的數(shù)據(jù)處理和信息交換的需要。目前，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件PDM ( Product Data Management）正在產(chǎn)品及工程設(shè)計領(lǐng)域的數(shù)據(jù)管理方面發(fā)揮著越來越大的作用。應(yīng)用這些軟件可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)管理、存儲器管理、任務(wù)調(diào)度、用戶間通信、軟硬件共享等項工作。從總體上說，設(shè)計資料的處理方法有以下兩種：( 1 ）程序化。將數(shù)表及線圖（經(jīng)離散化）中的數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)庫中的規(guī)定進(jìn)行文件結(jié)構(gòu)化，如確定文件名、字段名、字段類型、字段寬度等，存放在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序，但又能為所有應(yīng)用程序提供服務(wù)。以下是C語言的程序片斷。軸徑D是一個數(shù)值范圍，編程時可將它的上限或下限記入一維數(shù)組內(nèi)，表中其余列的值也放入各自的一維數(shù)組內(nèi)。 /* 存放表中D的上限值*／float kb[12] ＝{ 3 . 0 , 4 . 0 ，… ，20 . 0 , 22 . 0 }。 /* 存放表中t1的值*/ 查表程序的流程圖見圖3 一2 。已知包角值為α1，定義兩個一維數(shù)組：float alpha[10]＝{ 90 . 0 , 100 . 0 , … ，170 . 0 , 180 . 0 } 。因?yàn)楸碇凶宰兞考昂瘮?shù)的值均為離散值，因此查表時無須插值。 查表的流程圖見圖3 一3 。六、 單根v 帶（Y , Z , A , B 型）的基本額定功率P 1（見表3 一6 ，摘自GB / T13575 . 1 一1992）為了查得單根V 帶所傳遞的功率P1 ，查表時取決于三個自變量，即帶型、小帶輪直徑及小帶輪轉(zhuǎn)速，因此是一個三維查表問題。這類問題可以降為連續(xù)的兩個低維查表問題。 一元函數(shù)插值設(shè)有一用數(shù)據(jù)表格給出的列表函數(shù)y = f ( x ), 如下表：