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第一章 概述 1

1．1 CAD技术的发展和应用 1

1．2 CAD技术的作用 1

1．3 CAD软件的系统构成 2

1．4 CAD技术的发展趋势 3

第二章 CAD的硬件配置与软件环境 5

2．1 硬件配置和介绍 5

2．1．1 硬件发展及分类概述 5

2．1．2 微机CAD系统硬件组成 5

2．1．3 微型计算机及其外围设备 6

2．1．4 图形输入设备 9

2．1．5 图形输出设备 10

2．2 软件环境和载体 11

2．3 CAD支撑软件及其标准化 14

2．4 图形核心系统GKS 14

2．5 交互式程序员级层结构图形系统PHIGS 17

2．6 初始图形交换规范IGES 17

第三章 基本图形软件的设计 19

3．1 图形的显示与生成 19

3．1．1 直线的生成 19

3．1．2 圆弧的生成 21

3．2 基本图形设计 22

3．3 二维图形变换 25

3．4 交点计算 29

3．4．1 相交 29

3．4．2 相切 32

3．5 窗口载剪 34

3．6 剖面线和填色 38

3．7 视图内外轮廓的识别 40

3．7．1 判别一个点在区域内外 40

3．7．2 视图外轮廓识别 42

3．7．3 视图内轮廓识别 44

3．8 平面图形构形的运算规则 45

3．9 交互式绘图 49

第四章 工程图的计算机处理技术 57

4．1 图形的输入方法和图形的参数化 57

4．1．1 图形的输入方法 57

4．1．2 图形的参数化 58

4．2 尺寸和公差标注及描述方法 64

4．3 形位公差及表面粗糙度的标注 71

4．4 焊缝尺寸符号的标注 73

4．5 技术要求标注 77

4．6 机械零件图的生成 80

4．7 装配图的生成 83

4．7．1 由子图形拼组装配图的方法 85

4．7．2 基于零件图图形信息生成装配图 85

4．7．3 一个装配图生成实例 90

4．8 建筑工程图的绘制 93

4．8．1 建筑图基本知识 93

4．8．2 建筑图计算机绘制基本知识 95

第五章 常用的图形数据结构 97

5．1数据结构的基本概念 97

5．1．1 数据和数据结构 97

5．1．3 数据项、记录和数据文件 98

5．1．2 数据的逻辑结构和物理结构 98

5．2 线性表结构 99

5．2．1 线性表的定义 99

5．2．2 链表 99

5．2．3 栈 103

5．2．4 队列和循环队列 104

5．3 树结构 105

5．3．1树的概念 105

5．3．2 二叉树 107

5．3．3 树的二叉树表示 107

5．3．4 二叉树的遍历 107

5．4 翼边结构 109

5．5．1 图的定义和相关术语 110

5．5 图 110

5．5．2 图的存储结构 112

5．5．3 图的遍历 113

第六章 三维造型技术 117

6．1 形体的机内表示 117

6．1．1 数学方程 117

6．1．4 CSG树表示 118

6．1．5 边界表示（B-Reps） 118

6．1．3 四叉树与八叉树表示 118

6．1．2 点集表示 118

6．2 三维变换与轴测图 119

6．2．1 齐次坐标 119

6．2．2 三维变换 119

6．2．3 轴测投影 122

6．3 消隐方法 125

6．3．1 凸多面体隐藏线的消除 126

6．3．2 消隐的基本处理方法 126

6．3．3 多个平面体的可见性 130

6．3．4 凹多面体的消隐 130

6．4．1 边界表示 132

6．4．2 CSG树 132

6．4 边界表示与实体模型 132

6．4．3欧拉操作 133

6．4．4 八叉树表示法 135

6．5 曲面模型 137

6．5．1 Bezier曲线与曲面 138

6．5．2 B-spline曲线与曲面 142

6．5．3 常用的曲面构造方法 144

6．5．4 曲面处理 146

6．6．1 特征造型的特点 148

6．6．2 特征造型系统 148

6．6特征造型 148

6．6．3 特征造型常用的数据结构 149

6．7 真实感图形绘制 150

6．7．1 引言 150

6．7．2 Phong模型 150

6．7．3 Whitted模型 152

6．7．4 光线跟踪技术（Ray-Tracing） 153

第七章 产品设计与设计专家系统 155

7．1 引言 155

7．1．1 设计的基本步骤 155

7．1．2 设计进程结构 155

7．1．3 产品规划和设计任务的选定 158

7．1．4 CAD系统的选择和建立 159

7．2 新产品设计 162

7．2．1 概念设计和初步设计 162

7．2．2 概念设计的方法 163

7．2．3 设计中的数据流 164

7．3 系列产品设计 168

7．3．1 系列产品的相似性 168

7．3．2 系列产品设计过程和模型 170

7．4 常用机械零件的设计计算 175

7．4．1 传动系统受力分析 175

7．4．2 设计数据资料的程序处理 179

7．5 工程数据库 185

7．5．1 数据库的系统结构 186

7．5．2 数据库的数据模型 186

7．5．3 一些已商品化的数据库软件简介 188

7．6 设计专家系统与智能化 189

7．6．1 专家系统与智能化概述 189

7．6．2 知识表示 190

7．6．3 推理机制 195

7．7 报价系统 196

8．1 有限元分析系统 198

8．1．1概述 198

第八章 有限元方法与优化设计 198

8．1．2 弹性力学的基本量和基本方程 199

8．1．3 有限元方法解题的简要过程 204

8．1．4 常用单元 207

8．1．5 单元分析 208

8．1．6 组集和整体分析 217

8．1．7 边界约束条件的引人 218

8．1．8刚度矩阵的存储和求解的主要方法 219

8．2 有限元分析的前置处理 220

8．2．1 模型的力学简化 221

8．2．2 网格（单元）剖分的要求 222

8．2．3 网格自动剖分和生成的主要算法 224

8．3 有限元分析的后置处理 229

8．4 工程优化设计方法 229

8．4．1 工程优化设计的主要问题 229

8．4．2 工程优化设计的基本要素 230

8．4．3 优化设计问题的提法和数学模型 232

8．4．4 工程优化设计问题的主要求解方法评述 233

8．5 机械零件的优化设计 238

8．5．1 机构运动参数的优化设计问题 238

8．5．2 机械零部件结构参数的优化设计问题 239

9．1．1 数控加工系统 242

9．1 数控加工技术介绍 242

第九章 CAD/CAM一体化与计算机集成制造系统 242

9．1．2 数控中的计算机控制 244

9．1．3 数控加工编程 245

9．2 成组技术 247

9．2．1 成组技术基本原理 247

9．2．2 零件分类编码系统 249

9．2．3 特征选择 254

9．2．4 零件聚类分析方法 255

9．2．5 基于成组技术的模式分类器 261

9．2．6 成组技术的应用 263

9．3．1 CAD/CAPP/CAM一体化问题的提出 264

9．3 CAD/CAPP/CAM一体化 264

9．3．2 零件特征分析 265

9．3．3 CAD/CAM一体化中的零件特征信息描述方法 268

9．4 计算机集成制造系统 270

9．4．1 CIMS的基本概念 271

9．4．2 在CIMS的环境中CAD系统设计的新思想 272

9．4．3 并行工程 274

第十章 CAD图形软件分析介绍及展望 278

10．1 CAD图形支撑软件现状分析 278

10．2 典型CAD图形软件简介 280

10．3 CAD图形软件的发展趋势及特点 282

参考文献 284