机械CAD技术基础 第3版PDF电子书下载

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 Direct3D 191

7.5.5 Java 3D 192

7.5.6 三维几何造型引擎ACIS 197

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　Windchill 416

13.3.2　Teamcenter 420

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