第一章 计算机辅助设计系统 1
1.1 计算机辅助设计的概念 1
1.2 辅助设计系统的组成 3
一、设计系统的基本能力 3
二、计算机辅助设计技术的发展历史概况 5
三、系统的组成 6
1.3 主机 8
一、中央处理机 8
二、主存储器 9
三、控制器的动作 11
1.4 外存储器 12
一、磁性记录原理 12
二、磁带机 13
三、磁盘 15
1.5 输入输出设备 17
一、输入设备 17
二、输出设备 17
1.6 计算机系统软件 18
一、语言及语言加工程序 19
二、操作系统 20
第二章 人机交互图形系统 24
2.1 图形显示的基本原理 25
一、阴极射线管 25
二、图形显示器的分类 27
2.2 图形显示器的组成 29
一、管头部分 30
二、功能产生器 30
2.3 显示器指令 33
四、显示控制器 33
三、缓冲存储器 33
2.4 输入设备 34
一、键盘 34
二、光笔 35
三、图形感应板、数字化仪 38
四、操纵杆、轨迹球 41
2.5 坐标系 42
一、用户坐标系 42
二、设备坐标系 43
2.6 窗口与视区 43
一、窗口 43
二、视区 44
三、窗口／视区变换 44
2.7 剪取 47
2.8 交互图形软件 49
一、图形软件的结构 49
二、使用交互图形软件的形式 50
三、交互图形软件的功能 53
第三章 常用数学方法的计算机处理 54
3.1 求方程的根 54
一、对半法 55
二、弦截法 56
三、牛顿法 58
四、区间内有多个根时的求根方法 60
3.2 线性方程组求解 61
一、三角形方程组解法 62
二、高斯消去法 62
三、主元素消去法 65
四、赛德尔迭代法 67
3.3 数值积分 71
一、梯形法 72
二、辛普森法 73
3.4 计算机解常微分方程 77
一、欧拉法 77
二、改进的欧拉法 78
三、龙格-库塔法 79
3.5 数据表格在程序中的处理方法 81
一、数据表格的输入和查取 81
二、一元函数的插值 83
三、二元函数的插值 86
3.6 求经验方法 91
一、用最小二乘法求线性方程 93
二、用最小二乘法求多项式 95
第四章 图形变换原理 101
4.1 图形处理的矩阵方法 101
一、点的向量表示 101
二、点的齐次坐标表示 101
三、变换矩阵 102
4.2 二维图形的几何变换 103
一、比例变换 103
二、反射变换 104
三、错移变换 105
四、旋转变换 105
五、平移变换 106
六、逆变换 107
七、组合变换 108
一、比例变换 109
4.3 三维图形的几何变换 109
二、反射变换 110
三、平移变换 110
四、错移变换 111
五、绕坐标轴旋转变换 111
六、逆变换 113
七、绕任意轴旋转变换 114
4.4 三面投影变换 116
一、正面投影 116
二、水平投影 117
三、侧面投影 117
四、三个投影面展平 117
4.5 正轴测投影变换 119
一、变换矩阵 120
二、轴向变形系数与轴间角 121
三、正等轴测投影 122
4.6 透视变换 123
第五章 数据结构 133
5.1 概述 133
一、数据和数据结构 133
二、数据的逻辑结构和物理结构 133
5.2 线性表 134
一、线性表的逻辑结构 134
二、线性表的物理结构 135
5.3 数组 144
一、数组的逻辑结构 144
二、数组的物理结构 144
三、对数组元素的访问 145
四、三角矩阵的存储结构 146
一、栈的逻辑结构 147
二、栈的物理结构 147
5.4 栈和队列 147
三、栈的应用举例 148
四、队列 153
五、循环队列 153
六、队列应用举例 153
5.5 树 156
一、树的逻辑结构 156
二、树的物理结构 157
三、树的应用举例 157
5.6 二叉树 167
一、二叉树的逻辑结构 167
二、二叉树的物理结构 168
三、遍历二叉树 169
四、应用举例 170
5.7 图 174
一、图的逻辑结构 174
二、图的物理结构 175
三、网 177
四、应用举例 178
5.8 文件 183
一、文件的逻辑结构 183
二、文件的物理结构 184
5.9 查找和排序 190
一、基本概念 190
二、查找 190
三、排序 192
四、查找和排序举例 198
6.1 概述 200
第六章 计算机自动绘图 200
6.2 自动绘图机工作原理 201
一、工作原理 201
二、插补原理 203
三、直线的逐点比较法插补 204
四、圆弧的逐点比较法插补 207
6.3 自动绘图机结构 211
一、滚筒式自动绘图机 212
二、平台式自动绘图机 212
三、平面电机型式自动绘图机 213
6.4 绘图软件介绍 214
一、初始化子程序 214
二、画直线子程序 215
三、比例因子子程序 216
四、不同比例因子子程序 217
五、图形平移子程序 219
六、画圆弧子程序 219
七、图形旋转子程序 220
八、画圆子程序 220
6.5 绘图程序编制 221
一、参量法 221
二、图形元素组合法 225
三、用算法来绘制图形 231
6.6 基本软件编制方法 243
一、影响基本软件的因素 244
二、程序的编制 246
第七章 CAD中优化设计的数学模型及实用方法简介 249
7.1 优化设计中数学模型的一般描述 249
一、设计变量 249
二、目标函数与它的几何表征 250
三、约束条件与可行域 251
四、优化设计数学模型的一般表述 252
五、局部最优解与全域最优解 254
7.2 解无约束优化问题的方法简介 255
一、优化策略概述 256
二、一维搜索的方法 257
三、单纯形法 263
四、Powell法(共轭方向法) 269
五、共轭梯度法 271
六、变尺度法 273
7.3 解有约束优化问题的方法简介 278
一、方法概述 278
二、复合形法 279
三、罚函数法 288
一、关于数学模型的若干问题 299
7.4 建立数学模型的几个有关问题 299
二、多目标问题的处理方法 305
三、整型和离散型设计变量的优化设计问题 310
7.5 优化设计数学模型举例 312
一、无约束优化问题举例--曲柄压力机齿轮传动比分配的优化设计 312
二、部分采用近似拟合方法的优化问题举例--机床齿轮变位系数的优化设计 314
三、采用参数凑整解的优化问题举例--2K-H行星轮系优化设计 318
四、具有复杂目标函数的连杆机构优化问题 323
五、避免出现最优面的优化问题--二级圆柱齿轮减速器的优化设计 328
7.6 交互式优化设计 332
一、概述 332
二、程序系统的结构 332
三、实例 334
二、信息检索型系统 337
一、自动设计型系统 337
第八章 设计系统的设计方法 337
8.1 设计系统的类型 337
三、逐步副近型系统 338
8.2 设计系统的软件 339
一、操作系统 339
二、支撑软件 339
三、数据库 341
四、应用程序 341
8.3 程序设计的意义 342
一、分阶段进行设计 342
二、程序设计的质量指标 343
8.4 程序系统分析 343
8.5 总体设计 343
一、程序系统结构设计 343
8.6 详细设计 345
二、确定数据的流通途径 345
一、使问题模型化 346
二、算法设计、画流程图 347
三、组织好数据信息的输入与输出 348
四、确定手册数据、资料的处理方法 348
8.7 实例--齿轮减速箱设计系统的设计 349
一、设计任务分析 349
二、设计系统的功能 350
三、划分模块和确定功能 351
四、算法、流程图 357
8.8 实例二--人机交互方法设计多轴传动箱传动图 371
一、多轴箱的传动设计概述 371
二、人机交互设计系统的设计 372
三、记录传动关系的数据结构 382
参考文献 387