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第1篇 CAD基础3

1 CAD技术概论3

1.1　机械设计概述3

1.2 CAD技术的内涵4

1.3 CAD技术在我国制造业中的应用7

1.4　CAD技术的发展简史10

1.5　CAD技术的发展趋势11

习题13

2　CAD系统14

2.1 CAD系统的构成与配置形式15

2.1.1 系统的基本组成15

2.1.2　计算机类型15

2.1.3 CAD系统的配置形式16

2.2 CAD系统的硬件21

2.2.1　计算机主机21

2.2.2 外存储器22

2.2.3　图形输入设备22

2.2.4 图形输出设备24

2.2.5 图形显示设备29

2.3 CAD系统软件34

2.3.1 系统软件34

2.3.2 CAD支撑软件36

2.3.3 CAD图形支撑软件的发展37

2.3.4 典型CAD软件简介38

习题40

3　工程手册的数据处理41

3.1　数表的程序化42

3.1.1 6个实例42

3.1.2　一元函数的插值46

3.1.3　二元函数的插值48

3.2　线图的程序化52

3.3 建立经验公式的方法53

3.3.1 最小二乘法拟合的基本思想53

3.3.2 最小二乘法的多项式拟合54

3.3.3 最小二乘法的其他函数的拟合56

3.3.4 列主元素高斯消去法求解线性联立方程57

习题62

4　机械CAD中常用的数据结构63

4.1 基本概念63

4.2 线性表64

4.2.1 线性表的顺序存储结构65

4.2.2 线性表的链式存储结构67

4.3　栈75

4.3.1 栈的结构75

4.3.2　栈的运算75

4.3.3　栈的应用举例76

4.4　树79

4.4.1　树的逻辑结构79

4.4.2　树的存储结构79

4.4.3　树的应用举例80

4.5　二叉树81

4.5.1 二叉树的逻辑结构81

4.5.2　二叉树的存储结构82

4.5.3　二叉树的遍历82

4.5.4　树的二叉树表示84

4.5.5　二叉树的应用举例84

习题87

5　信息存储与管理88

5.1　基本概念89

5.2　文件系统89

5.2.1 顺序文件90

5.2.2　索引文件90

5.2.3　多重链表文件92

5.2.4　倒排文件93

5.3　数据库系统94

5.3.1　数据库系统的主要特征94

5.3.2　数据库系统的基本组成96

5.3.3　数据库系统的体系结构97

5.3.4　数据模型98

5.4 关系型数据库和SQL语言99

5.4.1　数据库对象99

5.4.2 SQL语言100

5.5 SQL Server关系型数据库管理系统101

5.5.1 SQL Server 2000的启动和常用工具101

5.5.2　数据库的创建和管理104

5.5.3　表的创建和管理109

5.5.4　表中数据的管理112

5.5.5　数据的查询117

5.5.6　创建和修改索引121

5.5.7　创建和修改视图123

5.6 工程数据库系统简介125

5.6.1　工程数据分析125

5.6.2 工程数据库系统的主要特点126

习题127

第2篇　图形处理基础131

6　图形变换131

6.1 图形变换的方法131

6.1.1 构成图形的基本要素及其表示方法131

6.1.2　点的变换132

6.2　二维图形几何变换132

6.2.1　二维基本变换132

6.2.2　二维组合变换140

6.3 三维图形几何变换143

6.3.1　三维基本变换矩阵143

6.3.2　三维基本变换144

6.3.3　三维基本变换矩阵的组合148

6.4　三维图形投影变换150

6.4.1 平行投影变换151

6.4.2　透视投影变换157

习题163

7　图形技术基础164

7.1 坐标系164

7.1.1　世界坐标系165

7.1.2　观察坐标系165

7.1.3　规格化设备坐标系165

7.1.4　设备坐标系166

7.2 图形的输出166

7.2.1 窗口与视区166

7.2.2 窗口-视区变换167

7.2.3　二维图形的输出流程168

7.2.4　三维形体的输出流程169

7.3　二维图形的裁剪169

7.3.1 点的裁剪169

7.3.2　直线段的裁剪170

7.4 隐藏线和隐藏面的消除174

7.4.1 隐藏线和隐藏面问题174

7.4.2 消隐算法中的基本测试方法176

7.4.3　z向深度缓冲区算法179

7.4.4　扫描线算法179

7.4.5　循环细分算法180

7.5 图形标准181

7.5.1 图形核心系统183

7.5.2　程序员级层次结构交互式图形系统183

7.5.3 开放式图形库184

7.5.4 Direct3D191

7.5.5 Java 3D192

7.5.6 三维几何造型引擎ACIS197

习题199

第3篇　建模技术203

8　二维几何建模方法203

8.1 交互几何建模203

8.1.1 AutoCAD图形系统简介203

8.1.2 交互几何建模的一般步骤219

8.1.3 交互几何建模实例219

8.2　参数化几何建模225

8.2.1 图形参数化225

8.2.2　参数化几何建模的编程实现227

8.2.3　参数化几何建模的非编程实现229

8.3　形状特征拼合法几何建模233

8.3.1 形状特征的概念与确定233

8.3.2　形状特征拼合法的编程实现234

8.4　二维装配图建模240

8.4.1 装配图设计方法概述240

8.4.2 装配图中的隐藏线处理241

8.4.3　装配图建模实例242

习题245

9　三维建模技术248

9.1 三维建模的基本概念248

9.1.1　几何建模概述248

9.1.2　三维建模系统的3种几何模型250

9.1.3 实体模型的3种建模方法255

9.2 产品的三维设计257

9.2.1　零件的三维设计257

9.2.2 产品的三维设计过程259

9.3 实体建模技术260

9.3.1 三维实体表示方法260

9.3.2 实体造型的理论基础267

9.3.3 基于体素法的实体建模系统简介275

9.4　特征建模技术288

9.4.1　特征建模概述288

9.4.2　特征定义288

9.4.3　形状特征的分类289

9.4.4　基于特征的零件信息模型291

9.4.5　特征建模的方法及其实现292

9.4.6 Autodesk Inventor软件的特征建模功能简介293

9.5　参数化与变量化设计技术311

9.5.1 参数化设计与变量化设计的基本概念311

9.5.2 变量化设计中的方程组整体求解法318

9.5.3 商用CAD系统参数化设计功能举例320

习题323

10　装配建模技术326

10.1 概述326

10.2 装配关系的表达327

10.3　装配建模的模式331

10.4　装配建模的方法332

10.4.1 自底向上的装配建模方法332

10.4.2 自顶向下的装配建模方法335

10.5 产品装配模型的应用举例339

习题341

第4篇　协同、管理与集成347

11　产品协同设计技术347

11.1 产品协同设计概述348

11.1.1 产品协同设计的产生背景348

11.1.2　协同设计的定义和基本理论350

11.1.3 协同设计的体系结构352

11.2　协同设计的关键技术354

11.2.1 共享知识的表达与语义一致化354

11.2.2 产品设计信息的集成与共享354

11.2.3　冲突的管理358

11.2.4　协同设计环境360

11.3 协同设计系统应用举例362

11.3.1 网络化产品协同设计支持系统362

11.3.2 AutoCAD软件的协同设计功能363

11.3.3 SolidWorks软件的协同设计功能367

11.3.4　基于Web的新的三维造型系统369

习题370

12　产品数据交换技术371

12.1 产品数据交换的方式372

12.2 DXF文件的图形数据交换373

12.2.1 DXF概述373

12.2.2 DXF文件的输入和输出命令374

12.2.3 DXF文件的结构374

12.2.4 基于DXF文件的应用开发383

12.3 IGES文件的图形数据交换387

12.3.1 IGES标准概述387

12.3.2 IGES产品模型387

12.3.3 IGES文件的结构388

12.3.4 IGES应用中存在的问题389

12.4 STEP标准390

12.4.1 STEP标准概述390

12.4.2 STEP标准的基本内容391

12.4.3　描述方法391

12.4.4　集成信息资源392

12.4.5 应用协议394

12.4.6 实现方法395

12.4.7 STEP应用398

12.5　其他格式的数据交换400

习题400

13　产品数据与产品生命周期管理技术402

13.1 产品数据管理403

13.1.1 产品数据管理的概念403

13.1.2 PDM系统的体系结构403

13.1.3　PDM系统的主要功能404

13.2 产品生命周期管理414

13.2.1 产品生命周期管理的概念414

13.2.2 PLM的特点415

13.2.3　PLM系统的功能框架415

13.2.4 PLM与PDM的关系416

13.3 PLM/PDM软件产品简介416

13.3.1　Windchill416

13.3.2　Teamcenter420

13.3.3 国产PLM/PDM产品422

13.4 PLM/PDM系统的实施424

13.4.1 PLM/PDM实施的内容424

13.4.2 PLM/PDM实施的步骤424

13.4.3 PLM/PDM实施的信息建模426

13.4.4 PLM/PDM实施的阶段431

13.4.5应用实施举例431

习题433

14　3C/PDM集成技术434

14.1　3C集成概述434

14.1.1　3C集成的概念434

14.1.2　3C集成的内容435

14.1.3 3C内部集成存在的问题与解决办法436

14.2 CAD/CAPP的集成方法439

14.2.1 CAPP的概念、功能与作用439

14.2.2 CAPP系统的类型440

14.2.3 CAD/CAPP的集成方法441

14.3 CAPP/CAM的集成方法443

14.3.1 CAM的概念、功能与作用443

14.3.2　数控编程方法简述444

14.3.3 CAD/CAPP/CAM集成的概念模型446

14.3.4 CAPP/CAM的集成方法446

14.4 3C/PDM的集成方法448

14.4.1 PDM应用集成的3个层次448

14.4.2 3C/PDM集成的信息流分析450

14.4.3 3C/PDM集成的体系结构451

14.4.4 3C/PDM集成的实现方法452

14.5 集成系统举例452

14.5.1 示例1——3C集成452

14.5.2 示例2——3C/iMAN集成454

习题456

缩略语解释457

参考文献460