計算機輔助設計技術(shù)基礎（高等學校教材）

1 緒論 1
1.1 CAD技術(shù)的發(fā)展及應用 1
1.1.1 CAD技術(shù)的發(fā)展歷程 1
1.1.2 CAD技術(shù)的應用 3
1.2 CAD系統(tǒng)的軟件 4
1.2.1 CAD系統(tǒng)軟件 4
1.2.2 CAD支撐軟件 5
1.2.3 CAD應用軟件 6
1.3 CAD系統(tǒng)的硬件 6
1.3.1 微型計算機簡介 7
1.3.2 圖形輸入設備 8
1.3.3 圖形輸出設備 9
1.3.4 CAD局域網(wǎng)絡系統(tǒng) 10
1.4 CAD系統(tǒng)組成 10
1.4.1 CAD系統(tǒng)的分類 11
1.4.2 CAD系統(tǒng)的選型原則 13
1.4.3 微機CAD系統(tǒng)的典型配置 13
2 基本圖形生成方法 14
2.1 直線 14
2.1.1 生成直線的常用算法 14
2.1.2 直線屬性 19
2.2 二次曲線 21
2.2.1 圓弧和橢圓弧的擬合法 21
2.2.2 二次曲線的參數(shù)擬合法 26
2.3 字符 31
2.3.1 標準代碼法產(chǎn)生字符 31
2.3.2 字符屬性 32
2.4 區(qū)域填充和多變性的掃描變換 33
2.4.1 簡單的逆歸算法 34
2.4.2 多邊形的掃描變換 36
2.4.3 區(qū)域填充屬性 39
習題 40
3 自由曲線和自由曲面 41
3.1 基本概念 41
3.1.1 曲線和曲面的數(shù)學表示 41
3.1.2 基本術(shù)語 41
3.2 自由曲線 42
3.2.1 Hermite曲線 42
3.2.2 Bezier曲線 44
3.2.3 B樣條曲線 47
3.3 自由曲面 50
3.3.1 雙線性參數(shù)曲面 51
3.3.2 Coons曲面片與雙三次參數(shù)曲面片 51
3.3.3 Bezier曲面 55
3.3.4 B樣條曲面 56
3.3.5 曲面片的連續(xù) 56
習題 57
4 圖形裁剪與圖形變換 58
4.1 坐標系 58
4.1.1 坐標系分類 58
4.1.2 坐標變換過程 59
4.2 窗口視圖變換 59
4.2.1 窗口與視區(qū) 59
4.2.2 窗口和視區(qū)的變換 60
4.3 圖形裁剪 62
4.3.1 點與字符的裁剪 62
4.3.2 直線段裁剪 62
4.3.3 多邊形裁剪 66
4.4 圖形變換的方法 68
4.4.1 點的向量表示 69
4.4.2 點的齊次坐標表示 69
4.4.3 變換矩陣 70
4.5 二維圖形的幾何變換 71
4.5.1 二維圖形的基本變換 71
4.5.2 二維圖形的組合變換 76
4.6 三維圖形的幾何變換 78
4.6.1 三維圖形的基本變換 78
4.6.2 逆變換 82
4.6.3 三維圖形的組合變換 82
4.7 投影變換 84
4.7.1 正平行投影變換 84
4.7.2 透視投影變換 87
習題 89
5 交互技術(shù)和圖形標準 90
5.1 交互任務與交互技術(shù) 90
5.1.1 交互任務 90
5.1.2 交互輸入技術(shù) 92
5.1.3 交互控制技術(shù) 93
5.1.4 拾取圖形 94
5.1.5 輸入控制方式 95
5.2 用戶接口 95
5.2.1 用戶界面 95
5.2.2 交互接口 99
5.3 交互系統(tǒng)的構(gòu)造 102
5.3.1 交互式用戶接口的設計目標 102
5.3.2 交互式用戶接口的設計步驟 103
5.3.3 交互式用戶接口的表現(xiàn)形式 103
5.3.4 交互式用戶接口常見的工作方式 104
5.3.5 交互式用戶接口的實現(xiàn)方式 104
5.4 計算機圖形軟件標準 104
5.4.1 圖形核心系統(tǒng)GKS和GKS-3D 105
5.4.2 交互圖形系統(tǒng)PHIGS 105
5.4.3 OpenGL簡介 106
習題 106
6 三維幾何造型技術(shù) 108
6.1 幾何造型概述 108
6.1.1 幾何造型的定義 108
6.1.2 三維幾何造型的發(fā)展概況 108
6.1.3 三維幾何造型在CAD中的應用 108
6.2 幾何造型系統(tǒng)的三種模式 109
6.2.1 線框模型（Wireframe Model） 109
6.2.2 表面模型（Surface Model） 110
6.2.3 實體模型（Solid Model） 112
6.3 三維實體表示方法 114
6.3.1 實體幾何構(gòu)造法（CSG：Constructive Solid Geometry） 114
6.3.2 邊界表示法（B-rep：Boundary Representation） 118
6.3.3 掃描表示法 121
6.3.4 其他表示法 122
6.4 特征造型 123
6.4.1 特征的定義 124
6.4.2 特征的分類 124
6.4.3 參數(shù)化特征造型 125
習題 126
7 工程數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述 127
7.1 數(shù)表的程序化 127
7.1.1 數(shù)表的類型 127
7.1.2 簡單數(shù)表的程序化 129
7.1.3 列表函數(shù)數(shù)表的程序化 130
7.2 線圖的程序化 134
7.2.1 線圖的類型 134
7.2.2 線圖的數(shù)表化處理 135
7.2.3 直線圖的公式化處理 135
7.2.4 曲線擬合 137
7.3 數(shù)據(jù)文件 140
7.3.1 文件組織形式 140
7.3.2 數(shù)表文件化 141
7.4 機械CAD中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 143
7.4.1 基本概念 143
7.4.2 線性表 144
7.4.3 棧 147
7.4.4 樹 147
7.4.5 二叉樹 149
7.5 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介 150
7.5.1 工程數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)模型 150
7.5.2 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念 151
7.5.3 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成方法 152
7.5.4 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 152
7.5.5 數(shù)據(jù)庫在機械CAD中的應用 153
習題 154
8 計算機輔助設計應用軟件 156
8.1 AutoCAD2004簡介 156
8.1.1 AutoCAD2004的啟動及主要功能 156
8.1.2 AutoCAD2004的工作界面介紹 158
8.2 AutoCAD2004繪圖環(huán)境設置及輔助繪圖工具 160
8.2.1 AutoCAD2004繪圖環(huán)境設置 160
8.2.2 繪圖線型、線寬、顏色及圖層 161
8.2.3 AutoCAD2004繪圖輔助工具 164
8.3 二維圖形繪制及圖形編輯 167
8.3.1 二維圖形繪制 167
8.3.2 二維圖形編輯 169
8.3.3 圖案填充 171
8.3.4 尺寸標注 172
8.4 三維圖形繪制 174
8.4.1 設置三維繪圖環(huán)境 174
8.4.2 繪制三維點與三維線 176
8.4.3 繪制曲面 177
8.4.4 繪制實體 178
8.4.5 編輯與渲染三維圖形 180
8.5 AutoCAD2004的其他功能 185
8.5.1 設計中心 185
8.5.2 圖紙的布局 185
8.5.3 AutoCAD2004的Internet功能 186
8.6 零件圖的繪制 186
8.6.1 創(chuàng)建樣板文件 186
8.6.2 繪制零件圖 193
8.6.3 定義圖塊 199
習題 200
參考文獻 201