计算机辅助设计 CAD 原理及应用PDF电子书下载

第一章 CAD概述 1

1．1 CAD 的产生和发展 1

1．1．1 设计的过程 1

前言 1

1．1．2 自动设计 2

1．1．3 CAD 的出现 2

1．2 CAD 的功能和应用 2

1．2．1 CAD 的应用 2

1．2．3 CAD 系统的组成 3

1．2．2 CAD 的功能 3

1．3 CAM 4

1．3．1 CAM 的产生 4

1．3．2 CAM 的功能 4

1．4 CAD 与CAM的集成 5

1．4．1 CAE 5

1．4．2 CIMS 5

2．1．3 工程工作站系统 7

2．1．2 小型机成套系统 7

第二章 CAD的硬件系统 7

2．1．1 主机系统 7

2．1 CAD 的主机系统 7

2．1．4 PC机系统 8

2．2 图形输出设备 8

2．2．1 图形输出设备的分类 9

2．2．2 阴极射线管（CRT） 9

2．2．3 彩色CRT 10

2．2．4 刷新式随机扫捞显示器 10

2．2．5 刷新式光栅扫描显示器 10

2．2．6 存储管式随机扫捞显示器 12

2．2．7 笔式绘图仪及插补原理 12

2．2．8 喷墨打印机 13

2．2．9 激光打印机 13

2．3．1 图形输入设备的逻辑分类 14

2．3 图形输入设备 14

2．3．2 光笔 15

2．3．3 鼠标器 15

2．3．4 数字化仪 16

2．3．5 扫描仪 17

2．4 图形处理器 17

2．4．1 CPU和DPU 17

2．4．2 个人计算机的视频卡 17

第三章 CAD 软件系统 19

3．1 图形软件设计基础 19

3．1．1 图形的表示 19

3．1．2 图形的属性 23

3．1．3 图形数据结构 24

3．2 图形软件标准GKS 25

3．2．1 图形软件标准化 25

3．2．3 图段 27

3．2．2 GKS的图素 27

3．2．4 GKS的输入功能 28

3．2．5 GKS的工作站 29

3．2．6 图段的存储 29

3．3 有限元分析 30

3．3．1 有限元分析的基本原理 30

3．3．2 有限元分析的前置处理和后置处理 30

3．4 最优化设计方法 31

3．4．1 目标函数与约束条件 31

3．4．2 无约束问题的优化方法 32

3．4．3 约束问题的优化方法 33

3．5 CAD 的数据库 34

第四章 图形的生成算法 36

4．1 基本图案及其生成算法 36

4．1．1 基本图素的属性 36

4．1．2 基本图素生成算法 36

4．2 点生成算法 38

4．2．1 DDA 算法 39

4．2．2 Bresenham算法 40

4．2．3 逐点比较法 41

4．3 线生成算法 42

4．3．1 圆孤的多边形逼近算法 42

4．3．2 n次抛物线多边形逼近算法 43

4．3．3 一般曲线的多边形逼近 44

4．4 曲线拟合 44

4．4．1 插值与逼近 44

4．4．2 圆孤插值 46

4．4．3 多项式（抛物线）插值 46

4．4．4 样条插值 48

4．4．5 Bezer曲线 50

4．4．6 B样条曲线 52

4．5．1 多边形填充算法 58

4．5 二维域的生成 58

4．4．7 非均匀有理B样曲线（NURBS） 58

4．5．2 种子填充算法 60

4．6 字符的生成 61

4．6．1 字符生成器 61

4．6．2 字符的属性 62

第五章 图形变换 63

5．1 坐标第 63

5．1．1 坐标第的分类 63

5．1．2 世界坐标系 63

5．1．3 造型坐标系 63

5．1．4 观察坐标系 63

5．1．5 设备坐标系 64

5．1．6 规格化设备坐标系 64

5．2 几何变换 64

5．2．1 基本二维几何变换 64

5．2．2 逆变换 66

5．2．3 复合变换 67

5．3．1 给表示矩阵加边 68

5．3．2 齐次坐标的几何解释 68

5．3 齐次坐标 68

5．4 齐次坐标系下的几何变换 69

5．4．1 基本二维变换及共逆变换 69

5．4．2 二维复合变换 70

5．4．3 三维几何变换 72

5．5 二维观察变换 74

5．5．1 世界坐标第（WC）与窗口（Window ） 74

5．5．2 设备坐标第（DC）与视口（viewport） 74

5．5．3 窗口视口变换 75

5．6 图形裁剪 75

5．6．1 点的裁剪 75

5．6．2 二维线段的裁剪 75

5．6．3 多边形的裁剪 76

5．7．2 平行投影变换 77

5．7．1 投影变换的分类 77

5．6．4 字符的裁剪 77

5．7 投影变换 77

5．7．3 透视变换与透视投影变换 79

5．8 三维裁剪 80

5．8．1 观察坐标系下的三维裁剪 80

5．8．2 裁剪坐标系下的三维裁剪 82

5．8．3 屏幕坐标系下考虑深度的裁剪 83

第六章 三维图形显示 86

6．1 几何造型 86

6．2 线框造型 86

6．3 曲面造型 86

6．3．1 曲面的表示 87

6．3．2 双三次曲面 88

6．3．3 Coons曲面 89

6．3．5 B样条曲面 90

6．3．4 Bezler曲面 90

6．3．6 非均匀有理B样条（NURBS）曲面 91

6．4 实体造型 91

6．4．1 基本体素及其运算 91

6．4．2 三维形体的表示方法 92

6．5 消隐 96

6．5．1 消除隐藏和隐藏面 96

6．5．2 Roberts算法 96

6．5．3 Warnock算法 99

6．5．4 深度缓冲器算法 100

6．5．5 曲面的等值线消隐算法 101

6．6 明暗处理 102

6．6．1 一个简单的光照模型 102

6．6．2 多面体的明暗处理方法 103

6．6．3 阴影 104

6．6．4 透明 105

6．6．5 纹理 106

6．6．6 整体光照模型和光线跟踪算法 106

6．7 颜色 107

6．7．1 颜色感觉形成的基本原理 107

6．7．2 颜色的心理属性 109

6．7．3 颜色的描述 110

6．7．4 颜色模型 113

6．7．5 颜色的协调 114

第七章 CAD 的变互技术 115

7．1 用户接口概述 115

7．1．1 用户模型 115

7．1．2 命令语言 115

7．1．3 输入反馈 115

7．1．4 信息显示 115

7．2．1 逻辑输入设备的模拟 116

7．2．2 输入控制方式 116

7．2 输入设备和三种输入工作方式 116

7．2．3 定位技术 118

7．3 菜单技术 118

7．3．1 菜单的形成 119

7．3．2 菜单的结构 119

7．3．3 菜单的选择 119

7．4 窗口与对话框 120

7．4．1 窗口技术 120

7．4．2 对话框 121

第八章 Auto CAD 123

8．1 Auto CAD 的软硬件环境 123

8．2 Auto CAD 的装入、启动和运行 124

8．2．1 Auto CAD 装入 124

8．2．2 Auto CAD 启动、运行 124

8．3 基本绘图命令的使用 128

8．3．1 Auto CAD 命令的输入形式 128

8．3．2 Auto CAD 的实用命令 129

8．3．3 Auto CAD 实体绘图命令 132

8．3．4 图形编辑程序的使用 134

8．4 层、颜色和线型 135

8．4．1 层 136

8．4．2 图层的颜色 136

8．4．3 图层的线型 136

8．4．4 图层命令LAYER的使用 136

8．5 块 138

8．5．1 块的定义命令—BLOCK 138

8．5．2 块的插入命令—INSERT 138

8．5．3 块的存盘命令—WBLOCK 139

8．5．4 基准点命令—BASE 139

8．6 属性 Attrlbute 139

8．6．1 定义属性 140

8．6．2 定义属性块 141

8．6．3 属性编辑 141

8．6．4 属性显示和提取 143

8．7．1 图形变换文件的格式 145

8．7 Auto CAD 与高级语言的连接 145

8．7．2 图形变换文件的操作命令 155

8．7．3 图形交换文件的生成 156

8．7．4 图形交换文件的读取 157

8．8 Auto LISP语言及编程 158

8．8．1 Auto LISP的安装和运行 159

8．8．2 Auto LISP的数据类型 159

8．8．3 Auto LISP的应用 160

8．8．4 Auto LISP的标准函数 163

8．8．5 啬的Auto LISP函数 171

8．8．6 程序结构控制函数 180

8．8．7 文件管理与I/O函数 181

9．1．2 系统软件的选择 184

9．1．3 系统软件的选择 184

9．1 CAD 应用软件的开发方法 184

9．1．1 CAD 应用软件的开发方法 184

第九章 CAD 应用软件的开发 184

9．1．4 用户接口系统汉字菜单设计 185

9．1．5 硬件环境的配置 186

9．2 服装CAD 186

9．2．1 款式设计系统 186

9．2．2 衣片生成系统 186

9．2．3 成码系统 187

9．2．4 排料系统 188

9．2．5 三维服装CAD 188

9．2．6 服装CAD /CAM 系统的硬件设备 189

9．2．7 服装CAD /CAM 趋势 189

9．3．2 数学模型的建立 190

9．3．3 计算、分析与优化 190

9．3．1 包装CAD 应具备的功能 190

9．3 缓冲包装CAD 190

9．3．4 图形处理 191

9．3．5 包装装潢设计 192

9．3．6 “TILI——SKH纸包装结构设计”简介 192

第十章 CAD 的预备知识 193

10．1 BASIC屏幕绘图 193

10．1．1 BASIC绘图语句 193

10．1．2 简单程序设计的例子 197

10．2 TurboC++屏幕绘图 200

10．2．1 图形适配器及视屏模式 200

10．2．2 文本模式下的程序设计 200

10．2．3 图形模式下的程序设计 207

10．3 在绘图仪上绘图 230

10．3．1 DXY88OA 绘图仪与IBMPC机的联机方式 230

10．3．2 绘图命令 230

10．3．3 程序设计举例 234

10．4 矢量和矩阵 236

10．4．1 矢量的运算 236

10．4．2 矢函数 236

10．4．3 矩阵的运算 237

10．4．4 线性变换的矩阵表示 240

10．5 线性议程组的数值方法 241

10．5．1 迭代法 241

10．5．2 高斯消去法 243

10．5．3 主元素法 244

10．5．4 追赶法解三对角线议程组 245

10．6 数据结构 247

10．6．1 数据结构概述 247

10．6．2 线性表 249

10．6．3 树 263

10．6．4 查找 268

10．6．5 分类 273

参考文献 280