机械CAD技术基础（第2版） (2008 年度畅销榜NO.55623 )

本书对第1版内容作了重大修必与扩充，系统地介绍了计算机辅助设计的基础知识及应用技术。全书共分12章，主要内容有：CAD技术概论、CAD硬软件系统、工程手册的数据处理、常用数据结构、信息存储、图形技术基础、二维建模方法、三维建模技术、产品数据交换、产品数据管理、3C/PDM集成等。\r\n\r\n 本书可作为高等工科院校有关专业教材，也可供科研和企业单位中从事CAD应用的工程技术人员参考。 \r\n\r\n \r\n
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1 CAD技术概论 \r\n\r\n 1. 1 机械设计概述 \r\n\r\n 1. 2 CAD技术的内涵 \r\n\r\n 1. 3 CAD技术在我国制造业中的应用 \r\n\r\n 1. 4 CAD技术发展简史 \r\n\r\n 1. 5 CAD技术发展趋势 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 2 CAD系统 \r\n\r\n 2. 1 CAD系统的构成和配置形式 \r\n\r\n 2. 1. 1 系统的基本组成 \r\n\r\n 2. 1. 2 计算机类型 \r\n\r\n 2. 1. 3 CAD系统的配置形式 \r\n\r\n 2. 2 CAD系统的硬件 \r\n\r\n 2. 2. 1 计算机主机 \r\n\r\n 2. 2. 2 外存储器 \r\n\r\n 2. 2. 3 图形输入设备 \r\n\r\n 2. 2. 4 图形输出设备 \r\n\r\n 2. 2. 5 图形显示设备 \r\n\r\n 2. 3 CAD系统的软件 \r\n\r\n 2. 3. 1 系统软件 \r\n\r\n 2. 3. 2 CAD支撑软件 \r\n\r\n 2. 3. 3 CAD图形支撑软件的发展 \r\n\r\n 2. 3. 4 典型CAD软件简介 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 3 工程手册的数据处理 \r\n\r\n 3. 1 数表的程序化 \r\n\r\n 3. 1. 1 六个实例 \r\n\r\n 3. 1. 2 一元函数的插值 \r\n\r\n 3. 1. 3 二元函数的插值 \r\n\r\n 3. 2 线图的程序化 \r\n\r\n 3. 3 建立经验公式的方法 \r\n\r\n 3. 3. 1 最小二乘法拟合的基本思想 \r\n\r\n 3. 3. 2 最小二乘法的多项式拟合 \r\n\r\n 3. 3. 3 最小二乘法的其他函数的拟合 \r\n\r\n 3. 3. 4 列主元素高斯消去法求解线性联立方程 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 4 机械CAD中常用的数据结构 \r\n\r\n 4. 1 基本概念 \r\n\r\n 4. 2 线性表 \r\n\r\n 4. 2. 1 线性表的顺序存储结构 \r\n\r\n 4. 2. 2 线性表的链式存储结构 \r\n\r\n 4. 3 栈 \r\n\r\n 4. 3. 1 栈的结构 \r\n\r\n 4. 3. 2 栈的运算 \r\n\r\n 4. 3. 3 栈的应用举例 \r\n\r\n 4. 4 树 \r\n\r\n 4. 4. 1 树的逻辑结构 \r\n\r\n 4. 4. 2 树的存储结构 \r\n\r\n 4. 4. 3 树的应用举例 \r\n\r\n 4. 5 二叉树 \r\n\r\n 4. 5. 1 二叉树的逻辑结构 \r\n\r\n 4. 5. 2 二又树的存储结构 \r\n\r\n 4. 5. 3 二叉树的遍历 \r\n\r\n 4. 5. 4 树的二叉树表示 \r\n\r\n 4. 5. 5 二叉树的应用举例 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 5 信息存储与管理 \r\n\r\n 5. 1 基本概念 \r\n\r\n 5. 2 文件系统 \r\n\r\n 5. 2. 1 顺序文件 \r\n\r\n 5. 2. 2 索引文件 \r\n\r\n 5. 2. 3 多重链表文件 \r\n\r\n 5. 2. 4 倒排文件 \r\n\r\n 5. 3 数据库系统 \r\n\r\n 5. 3. 1 数据库系统的主要特征 \r\n\r\n 5. 3. 2 数据库系统的基本组成 \r\n\r\n 5. 3. 3 数据库系统的体系结构 \r\n\r\n 5. 3. 4 数据模型 \r\n\r\n 5. 4 Visual Foxpro 6. 0关系型数据库系统 \r\n\r\n 5. 4. 1 Visual Foxpro 6. 0的启动 \r\n\r\n 5. 4. 2 VisualFoxpro 6. 0的主界面 \r\n\r\n 5. 4. 3 VisualFoxpro 6. 0数据库的设计 \r\n\r\n 5. 4. 4 数据的查询 \r\n\r\n 5. 4. 5 数据库的维护 \r\n\r\n 5. 4. 6 VisualFoxpro 6. 0与高级语言的接口 \r\n\r\n 5. 4. 7 Visual Foxpro与Internet \r\n\r\n 5. 5 工程数据库系统简介 \r\n\r\n 5. 5. 1 工程数据分析 \r\n\r\n 5. 5. 2 工程数据库系统的主要特点 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 6 图形变换 \r\n\r\n 6. 1 图形变换的方法 \r\n\r\n 6. 1. 1 构成图形的基本要素及其表示方法 \r\n\r\n 6. 1. 2 点的变换 \r\n\r\n 6. 2 二维图形几何变换 \r\n\r\n 6. 2. 1 二维基本变换 \r\n\r\n 6. 2. 2 二维组合变换 \r\n\r\n 6. 3 三维图形几何变换 \r\n\r\n 6. 3. 1 三维基本变换矩阵 \r\n\r\n 6. 3. 2 三维基本变换 \r\n\r\n 6. 3. 3 三维基本变换矩阵的组合 \r\n\r\n 6. 4 三维图形投影变换 \r\n\r\n 6. 4. 1 平行投影变换 \r\n\r\n 6. 4. 2 透视投影变换 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 7 图形技术基础 \r\n\r\n 7. 1 坐标系 \r\n\r\n 7. 1. 1 世界坐标系 \r\n\r\n 7. 1. 2 观察坐标系 \r\n\r\n 7. 1. 3 规格化设备坐标系 \r\n\r\n 7. 1. 4 设备坐标系 \r\n\r\n 7. 2 图形的输出 \r\n\r\n 7. 2. 1 窗口与视区 \r\n\r\n 7. 2. 2 窗口-视区变换 \r\n\r\n 7. 2. 3 二维图形的输出流程 \r\n\r\n 7. 2. 4 三维形体的输出流程 \r\n\r\n 7. 3 二维图形的裁剪 \r\n\r\n 7. 3. 1 点的裁剪 \r\n\r\n 7. 3. 2 直线段的裁剪 \r\n\r\n 7. 4 隐藏线和隐藏面的消除 \r\n\r\n 7. 4. 1 隐藏线和隐藏面问题 \r\n\r\n 7. 4. 2 消隐算法中的基本测试方法 \r\n\r\n 7. 4. 3 z向深度缓冲区算法 \r\n\r\n 7. 4. 4 扫描线算法 \r\n\r\n 7. 4. 5 循环细分算法 \r\n\r\n 7. 5 图形标准 \r\n\r\n 7. 5. 1 图形核心系统GKS及GKS-3D \r\n\r\n 7. 5. 2 程序员级层次结构交互式图形系统PHIGS \r\n\r\n 7. 5. 3 图形程序库OpenGL \r\n\r\n 7. 5. 4 三维几何造型引擎ACIS \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 8 二维几何建模方法 \r\n\r\n 8. 1 交互几何建模 \r\n\r\n 8. 1. 1 Aut. CAD图形系统简介 \r\n\r\n 8. 1. 2 交互几何建模的一般步骤 \r\n\r\n 8. 1. 3 交互几何建模实例 \r\n\r\n 8. 2 参数化几何建模 \r\n\r\n 8. 2. 1 图形参数化 \r\n\r\n 8. 2. 2 参数化几何建模的编程实现 \r\n\r\n 8. 2. 3 参数化几何建模的非编程实现 \r\n\r\n 8. 3 形状特征拼合法几何建模 \r\n\r\n 8. 3. 1 形状特征的概念与确定 \r\n\r\n 8. 3. 2 形状特征拼合法的编程实现 \r\n\r\n 8. 4 二维装配图建模 \r\n\r\n 8. 4. 1 装配图设计方法概述 \r\n\r\n 8. 4. 2 装配图中的隐藏线处理 \r\n\r\n 8. 4. 3 装配图建模实例 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 9 三维产品建模技术 \r\n\r\n 9. 1 三维几何造型技术 \r\n\r\n 9. 1. 1 几何造型概述 \r\n\r\n 9. 1. 2 三维几何造型系统的三种模型 \r\n\r\n 9. 1. 3 三维实体表示方法 \r\n\r\n 9. 1. 4 实体造型的理论基础 \r\n\r\n 9. 1. 5 离散法实体造型的实现 \r\n\r\n 9. 1. 6 典型实体造型系统简介 \r\n\r\n 9. 2 特征建模技术 \r\n\r\n 9. 2. 1 特征建模概述 \r\n\r\n 9. 2. 2 特征定义 \r\n\r\n 9. 2. 3 形状特征的分类 \r\n\r\n 9. 2. 4 基于特征的零件信息模型 \r\n\r\n 9. 2. 5 特征建模的方法及其实现 \r\n\r\n 9. 3 参数化与变量化设计技术 \r\n\r\n 9. 3. 1 参数化设计与变量化设计的基本概念 \r\n\r\n 9. 3. 2 变量化设计中的方程组整体求解法 \r\n\r\n 9. 3. 3 参数化设计中的辅助线作图法 \r\n\r\n 9. 3. 4 商用CAD系统参数化设计功能举例 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 10 产品数据交换技术 \r\n\r\n 10. 1 产品数据交换的方式 \r\n\r\n 10. 2 DXF文件的图形数据交换 \r\n\r\n 10. 2. 1 有关DXF文件的命令 \r\n\r\n 10. 2. 2 DXF文件的结构 \r\n\r\n 10. 2. 3 从DXF文件中提取数据 \r\n\r\n 10. 2. 4 用C语言构造DXF文件的接口程序 \r\n\r\n 10. 3 IGES文件的图形数据交换 \r\n\r\n 10. 3. 1 IGES概述 \r\n\r\n 10. 3. 2 IGES文件的结构 \r\n\r\n 10. 3. 3 IGES产品模型 \r\n\r\n 10. 3. 4 IGES应用中存在的问题 \r\n\r\n 10. 4 STEP标准 \r\n\r\n 10. 4. 1 STEP标准概述 \r\n\r\n 10. 4. 2 STEP标准的基本内容 \r\n\r\n 10. 4. 3 描述方法 \r\n\r\n 10. 4. 4 集成信息资源 \r\n\r\n 10. 4. 5 应用协议 \r\n\r\n 10. 4. 6 实现方法 \r\n\r\n 10. 4. 7 STEP应用 \r\n\r\n 10. 5 其他格式的数据交换 \r\n\r\n 习题 \r\n\r\n 11 产品数据管理技术 \r\n\r\n 11. 1 产品数据管理的概念 \r\n\r\n 11. 2 PDM系统的体系结构 \r\n\r\n 11. 3 PDM系统的主要功能 \r\n\r\n 11. 3. 1 电子仓库与文档管理 \r\n\r\n 11. 3. 2 产品结构与配置管理 \r\n\r\n 11. 3. 3 工作流与过程管理 \r\n
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随着科学技术的发展和经济全球化, 当今人类已进入知识经济社会和信息社会. 我国经济体制将进一步由计划经济向社会主义市场经济接轨, 经济的竞争性. 变动性大大加强. 过去在计划经济下形成的对口专业教育的观念, 需要转向适应不断变化的社会需求, 也就是说由对口性转向适应性. 由于技术进步迅速发展, 知识更新的周期缩短, 现代教育观念将转变为终身教育.

认清当前教育改革的发展趋势, 进一步转变教育思想和教育观念. 需要培养"高层次. 高素质. 多样化. 创新型"人才. 高层次人才要具有良好的高素质, 包括政治思想素质. 业务素质和文化素质. 通识教育给学生以宽广的知识面, 为进一步深造和就业打下坚实的基础.

通识教育是当代学科发展趋势的需要, 通过多学科的交叉和本硕统筹教育模式, 把通与专结合起来, 使学生既具有本学科的坚实基础, 又通晓相关学科的发展趋势和知识. 在综合学科的基础上, 培养出多样化创新型的人才. 我国当前国情与发达国家不尽相同, 我国现状是工业化与知识化并存, 所以不能照搬国外的培养模式. 大学教育应成为提供高素质人才的基础, 为我国的经济发展做出贡献. 所以通过课程结构调整. 教学内容更新和教学方法的改革, 改善人才的知识结构才能创出具有特色的一流人才培养模式.

教材在培养人才中起着举足轻重的作用, 是深化课程体系和教学内容的改革和教学方式改革成果的总结. 清华大学精密仪器系组织编写的系列教材, 主要涉及机械工程学科本科生课程中的基础课. 专业课和实践课. 本着"先进性. 创新性. 实用性"的宗旨, 力争反映当代机械科学技术的基本内容和发展趋势, 尽可能地将最新的生产和科研成果纳入到教材中. 在编写中力图符合教学特点和学生的认识规律, 全面提升教材质量, 创出新的教学体系.

中国科学院院士

2003. 2. 24

CAD技术推动了几乎一切领域的设计革命, 对加速工程建设和缩短产品开发周期. 提高产品质量. 降低成本. 增强企业的市场竞争能力与创新能力发挥着重要作用. CAD技术已成为衡量国家科技与工业现代化的重要标志之一, 成为企业信息化的重要技术基础.

我国在20世纪90年代的"八五"和"九五"计划期间, 大力进行了CAD技术的推广应用, 启动了CAD应用工程. 1992年, CAD应用工程以"甩掉图板"为突破口, 经过8年努力, CAD的普及和推广工作取得了巨大的成绩, 表现在：CAD技术得到了广泛应用和普及, 据统计, 2000年全国已有29个省(市), 4个行业, 近600家示范企业, 3000个重点应用单位, 约10万家企业和设计院应用和普及了CAD技术, 提高了企业的技术创新能力. 产品开发能力和市场竞争能力, 以应用和市场为导向, 推动了国产CAD软件的产业化, 通过CAD技术培训网络, 培养了一大批CAD技术人才, 组建了咨询服务体系, 形成了CAD咨询服务业, 制定了相关的CAD技术标准和规范.

尽管CAD技术的应用取得了巨大成就, 但与发达国家相比仍有较大差距, 在我国国内CAD技术的应用也还很不平衡, 仍然需要向广度和深度发展. 分析我国当前CAD技术的应用情况, 大致可分为四个层次：基于计算机绘图. 产品三维几何造型的应用层次, 基于计算机辅助工程分析进行产品性能设计的应用层次, 基于产品数据管理(PDM)的应用层次, 基于企业信息化平台的应用层次.

为顺应国内外CAD技术飞速发展的形势, 高等工科院校中的CAD教学必须及时地在体系和内容上加以更新, 以便能适应培养高素质CAD应用人才的需要. 为此, 我们对1996年出版的《机械CAD技术基础》进行了仔细分析, 决定保持原有的基础性与实用性, 同时通过更新部分陈旧内容和适当增加新内容使全书的内容具有先进性. 由于新旧两本书之间有一定的继承性, 故不改变书名, 而作为原书的第2版.

在第2版中各章内容变动如下：

内容保持基本不变的有：第3章工程手册的数据处理. 第4章CAD中常用数据结构. 第6章图形变换. 第9章中的三维几何造型.

内容重新改写的有：第1章CAD技术概论. 第2章CAD系统. 第5章信息存储与管理. 第7章图形技术基础. 第8章二维几何建模方法. 第12章3C集成技术.

新增加的内容有：第9章中的特征建模. 参数化设计和变量化设计, 第10章产品数据交换技术, 第11章产品数据管理技术, 第12章中的基于PDM的应用集成.

本书的授课时间仍保持在50学时左右, 有些章节可不作教学要求, 供学生自学.

前面已经指出, 第2版仍然保持了CAD技术的基础性, 同时, 这里需要强调指出CAD技术的实践性, 学生必须在学习本书内容时, 学习相关软件的操作, 进行一定设计任务或应用项目的训练, 方能较好地掌握书中的理论与技术.

本书可作为高等学校教学用书, 也可作为技术参考书. 读者对象以大专院校学生及工程技术人员为主.

第2版书中的第1, 2, 3, 9, 10, 11, 12章由童秉枢编写, 第4, 8章由李学志编写, 第6, 7章由吴志军编写, 第5章由冯涓编写, 全书由童秉枢负责汇总与整理. 书中内容均为作者10多年来CAD教学与科研工作的总结, 但难免有疏漏之处, 恳请读者批评指正.

作 者

2003年8月

无封面