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目录 1

1 绪论 1

1.1 CAD技术的发展及应用 1

1.1.1 CAD技术的发展历程 1

1.1.2 CAD技术的应用 3

1.2 CAD系统的软件 4

1.2.1 CAD系统软件 4

1.2.2 CAD支撑软件 5

1.2.3 CAD应用软件 6

1.3 CAD系统的硬件 6

1.3.1 微型计算机简介 7

1.3.2 图形输入设备 8

1.3.3 图形输出设备 9

1.3.4 CAD局域网络系统 10

1.4 CAD系统组成 10

1.4.1 CAD系统的分类 11

1.4.2 CAD系统的选型原则 13

1.4.3 微机CAD系统的典型配置 13

2 基本图形生成方法 14

2.1 直线 14

2.1.1 生成直线的常用算法 14

2.1.2 直线属性 19

2.2 二次曲线 21

2.2.1 圆弧和椭圆弧的拟合法 21

2.2.2 二次曲线的参数拟合法 26

2.3 字符 31

2.3.1 标准代码法产生字符 31

2.3.2 字符属性 32

2.4 区域填充和多变性的扫描变换 33

2.4.1 简单的逆归算法 34

2.4.2 多边形的扫描变换 36

2.4.3 区域填充属性 39

习题 40

3 自由曲线和自由曲面 41

3.1 基本概念 41

3.1.1 曲线和曲面的数学表示 41

3.1.2 基本术语 41

3.2 自由曲线 42

3.2.1 Hermite曲线 42

3.2.2 Bezier曲线 44

3.2.3 B样条曲线 47

3.3 自由曲面 50

3.3.2 Coons曲面片与双三次参数曲面片 51

3.3.1 双线性参数曲面 51

3.3.3 Bezier曲面 55

3.3.4 B样条曲面 56

3.3.5 曲面片的连续 56

习题 57

4 图形裁剪与图形变换 58

4.1 坐标系 58

4.1.1 坐标系分类 58

4.2 窗口视图变换 59

4.2.1 窗口与视区 59

4.1.2 坐标变换过程 59

4.2.2 窗口和视区的变换 60

4.3 图形裁剪 62

4.3.1 点与字符的裁剪 62

4.3.2 直线段裁剪 62

4.3.3 多边形裁剪 66

4.4 图形变换的方法 68

4.4.1 点的向量表示 69

4.4.2 点的齐次坐标表示 69

4.4.3 变换矩阵 70

4.5.1 二维图形的基本变换 71

4.5 二维图形的几何变换 71

4.5.2 二维图形的组合变换 76

4.6 三维图形的几何变换 78

4.6.1 三维图形的基本变换 78

4.6.2 逆变换 82

4.6.3 三维图形的组合变换 82

4.7 投影变换 84

4.7.1 正平行投影变换 84

4.7.2 透视投影变换 87

习题 89

5.1.1 交互任务 90

5 交互技术和图形标准 90

5.1 交互任务与交互技术 90

5.1.2 交互输入技术 92

5.1.3 交互控制技术 93

5.1.4 拾取图形 94

5.1.5 输入控制方式 95

5.2 用户接口 95

5.2.1 用户界面 95

5.2.2 交互接口 99

5.3.1 交互式用户接口的设计目标 102

5.3 交互系统的构造 102

5.3.3 交互式用户接口的表现形式 103

5.3.2 交互式用户接口的设计步骤 103

5.3.4 交互式用户接口常见的工作方式 104

5.3.5 交互式用户接口的实现方式 104

5.4 计算机图形软件标准 104

5.4.1 图形核心系统GKS和GKS-3D 105

5.4.2 交互图形系统PHIGS 105

5.4.3 OpenGL简介 106

习题 106

6.1.2 三维几何造型的发展概况 108

6.1.3 三维几何造型在CAD中的应用 108

6 三维几何造型技术 108

6.1.1 几何造型的定义 108

6.1 几何造型概述 108

6.2 几何造型系统的三种模式 109

6.2.1 线框模型（Wireframe Model） 109

6.2.2 表面模型（Surface Model） 110

6.2.3 实体模型（Solid Model） 112

6.3 三维实体表示方法 114

6.3.1 实体几何构造法（CSG：Constructive Solid Geometry） 114

6.3.2 边界表示法（B-rep：Boundary Representation） 118

6.3.3 扫描表示法 121

6.3.4 其他表示法 122

6.4 特征造型 123

6.4.1 特征的定义 124

6.4.2 特征的分类 124

6.4.3 参数化特征造型 125

习题 126

7 工程数据处理及数据库技术概述 127

7.1 数表的程序化 127

7.1.1 数表的类型 127

7.1.2 简单数表的程序化 129

7.1.3 列表函数数表的程序化 130

7.2 线图的程序化 134

7.2.1 线图的类型 134

7.2.2 线图的数表化处理 135

7.2.3 直线图的公式化处理 135

7.2.4 曲线拟合 137

7.3 数据文件 140

7.3.1 文件组织形式 140

7.3.2 数表文件化 141

7.4.1 基本概念 143

7.4 机械CAD中常用的数据结构 143

7.4.2 线性表 144

7.4.3 栈 147

7.4.4 树 147

7.4.5 二叉树 149

7.5 工程数据库系统简介 150

7.5.1 工程数据类型和数据模型 150

7.5.2 工程数据库系统的概念 151

7.5.3 工程数据库系统的构成方法 152

7.5.4 工程数据库系统的特点 152

7.5.5 数据库在机械CAD中的应用 153

习题 154

8 计算机辅助设计应用软件 156

8.1 AutoCAD2004简介 156

8.1.1 AutoCAD2004的启动及主要功能 156

8.1.2 AutoCAD2004的工作界面介绍 158

8.2 AutoCAD2004绘图环境设置及辅助绘图工具 160

8.2.1 AutoCAD2004绘图环境设置 160

8.2.2 绘图线型、线宽、颜色及图层 161

8.2.3 AutoCAD2004绘图辅助工具 164

8.3.1 二维图形绘制 167

8.3 二维图形绘制及图形编辑 167

8.3.2 二维图形编辑 169

8.3.3 图案填充 171

8.3.4 尺寸标注 172

8.4 三维图形绘制 174

8.4.1 设置三维绘图环境 174

8.4.2 绘制三维点与三维线 176

8.4.3 绘制曲面 177

8.4.4 绘制实体 178

8.4.5 编辑与渲染三维图形 180

8.5.2 图纸的布局 185

8.5 AutoCAD2004的其他功能 185

8.5.1 设计中心 185

8.5.3 AutoCAD2004的Internet功能 186

8.6 零件图的绘制 186

8.6.1 创建样板文件 186

8.6.2 绘制零件图 193

8.6.3 定义图块 199

习题 200

参考文献 201