《环境工程CAD》第1章 计算机辅助设计概述

第1章环境工程CAD概述 教学要求目 ≯了解计算机辅助设计的概念、发展 掌握计算机辅助设计的工作流程 >了解 AutoCaD的发展及功能 熟悉 AutoCaD2004操作界面 掌握启动和退出的方法

1 第1章 环境工程CAD概述  教学要求目标 ➢ 了解计算机辅助设计的概念、发展 ➢ 掌握计算机辅助设计的工作流程 ➢ 了解AutoCAD的发展及功能 ➢ 熟悉AutoCAD 2004操作界面 ➢ 掌握启动和退出的方法

1.1计算机辅助设计概述 1.1.1计算机辅助设计的概念 计算机辅助设计( Computer Aided design,CAD)是利 用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力, 辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析,以达到 理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计 算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴 学科。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家工 业技术水平的重要标志

2 1.1 计算机辅助设计概述 1.1.1 计算机辅助设计的概念 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利 用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力， 辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到 理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计 算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴 学科。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家工 业技术水平的重要标志

CAD的定义 1973年,当CAD处于发展初期的时候,国际信息技 术联合会就给CAD一个广义的定义 CAD是将人和计算机据编在解题专业组中的一种技术, 从历将人和计算机的最住特性结合起来 人具有图形识别的能力,具有学习、联想、思维、 决策和创造能力,而计算机具有巨大的信息存储和记忆 能力,有丰富灵活的图形和文字处理功能和高速精确的 运算能力,上述人和计算机最佳特性的结合就是CAD的 目的 3

3 CAD的定义 1973年，当CAD处于发展初期的时候，国际信息技 术联合会就给CAD一个广义的定义： CAD是将人和计算机混编在解题专业组中的一种技术， 从而将人和计算机的最佳特性结合起来。 人具有图形识别的能力，具有学习、联想、思维、 决策和创造能力，而计算机具有巨大的信息存储和记忆 能力，有丰富灵活的图形和文字处理功能和高速精确的 运算能力，上述人和计算机最佳特性的结合就是CAD的 目的

11.2CAD制图方法 ●交互法:直接利用绘图软件的各种功能,利用人机交互 方式将图形一笔一笔画出来。缺点是速度慢,绘图工作 量大,应用熟练后,比原始绘图要快2-3倍以上 ●尺寸驱动法:

4 1.1.2 CAD制图方法 ⚫交互法：直接利用绘图软件的各种功能，利用人机交互 方式将图形一笔一笔画出来。缺点是速度慢，绘图工作 量大，应用熟练后，比原始绘图要快2-3倍以上。 ⚫尺寸驱动法：

11.2CAD的优点 (1)准确。计算机产生的图形绘制和打印的准确性达到所用单位的小 数点后14位。其严格的尺寸和公差数值比传统的手工刻度方法 更加可靠。 (2)快速。CAD所具有的复制、编辑、安排条目等能力加速了绘图 过程。当操作者定制了针对某一特定任务的操作过程后,工作的 速度会大大提高 (3)整洁清晰。绘图仪所具有的产生精确清晰的图的能力,是优于传 统手工方法的最明显优点。CAD绘图的一致性,包括线条粗细均 匀、打印高质量字符、没有污损或其他绘图用的临时标记等方面 都是极佳的。 5

5 1.1.2 CAD的优点 (1)准确。计算机产生的图形绘制和打印的准确性达到所用单位的小 数点后1 4位。其严格的尺寸和公差数值比传统的手工刻度方法 更加可靠。 (2)快速。C A D所具有的复制、编辑、安排条目等能力加速了绘图 过程。当操作者定制了针对某一特定任务的操作过程后，工作的 速度会大大提高。 (3)整洁清晰。绘图仪所具有的产生精确清晰的图的能力，是优于传 统手工方法的最明显优点。CAD绘图的一致性，包括线条粗细均 匀、打印高质量字符、没有污损或其他绘图用的临时标记等方面 都是极佳的

(4)一致。因为在方法上系统保持了一致性,就消除了因为个人风格 不同产生的问题。一家公司中可以有多个制图员同时为一个工程 制图,并产生一致的图形集。 (5)高效。CAD绘图员使用与手工制图完全不同的方式完成一项制图 任务。CAD程序能够为操作员完成大量工作,因此必须在绘图 前进行大量的准备工作以期利用系统所提供的所有好处 6

6 (4)一致。因为在方法上系统保持了一致性，就消除了因为个人风格 不同产生的问题。一家公司中可以有多个制图员同时为一个工程 制图，并产生一致的图形集。 (5)高效。CAD绘图员使用与手工制图完全不同的方式完成一项制图 任务。CAD 程序能够为操作员完成大量工作，因此必须在绘图 前进行大量的准备工作以期利用系统所提供的所有好处

1.1.3CAD技术在工程设计中的应用 建筑设计,包括方案设计、三维造型、建筑渲染图设计、平面 布景、建筑构造设计、小区规划、日照分析、室内装潢等各类 CAD应用软件。 结构设计,包括有限元分析、结构平面设计、框俳排架结构计算 和分析、高层结构分析、地基及基础设计、钢结构设计与加工 等 设备设计,包括水、电、暖各种设备及管道设计。 城市规划、城市交通设计,如城市道路、高架、轻轨、地铁等 市政工程设计。 7

7 1.1.3 CAD技术在工程设计中的应用 ⚫ 建筑设计，包括方案设计、三维造型、建筑渲染图设计、平面 布景、建筑构造设计、小区规划、日照分析、室内装潢等各类 CAD应用软件。 ⚫ 结构设计，包括有限元分析、结构平面设计、框/排架结构计算 和分析、高层结构分析、地基及基础设计、钢结构设计与加工 等。 ⚫ 设备设计，包括水、电、暖各种设备及管道设计。 ⚫ 城市规划、城市交通设计，如城市道路、高架、轻轨、地铁等 市政工程设计

市政管线设计,如自来水、污水排放、煤气、电力、暖气、通 信(包括电话、有线电视、数据通信等)各类市政管道线路设 计 交通工程设计,如公路、桥梁、铁路、航空、机场、港口、码 头等。 水利工程设计,如大坝、水渠、河海工程等。 其他工程设计和管理,如房地产开发及物业管理、工程概预算、 施工过程控制与管理、旅游景点设计与布置、智能大厦设计等。 8

8 ⚫ 市政管线设计，如自来水、污水排放、煤气、电力、暖气、通 信（包括电话、有线电视、数据通信等）各类市政管道线路设 计。 ⚫ 交通工程设计，如公路、桥梁、铁路、航空、机场、港口、码 头等。 ⚫ 水利工程设计，如大坝、水渠、河海工程等。 ⚫ 其他工程设计和管理，如房地产开发及物业管理、工程概预算、 施工过程控制与管理、旅游景点设计与布置、智能大厦设计等

1.14CAD技术的发展历程 (1)准备和诞生时期(20世纪50年代 1950年,M|T研制出 WHIRLWIND1计算机的图形显示器; 1958年,美国 Calcomp公司研制出滚筒式绘图机;美国 GerBer公司 把数控机床发展成平板式绘图机; 20世纪50年代末,MT在 WHIRLWIND计算机上第一次使用了阴极 射线管CRT( Cathode Ray Tube),操作者可以用光笔在屏幕上确 定目标。它预示着交互式图形生成技术的诞生,为CAD技术的发展 作了必要的准备。 9

9 1.1.4 CAD技术的发展历程 (1)准备和诞生时期（20世纪50年代） 1950年，MIT研制出WHIRLWIND 1计算机的图形显示器； 1958年，美国Calcomp公司研制出滚筒式绘图机；美国GerBer公司 把数控机床发展成平板式绘图机； 20世纪50年代末，MIT在WHIRLWIND计算机上第一次使用了阴极 射线管CRT（Cathode Ray Tube），操作者可以用光笔在屏幕上确 定目标。它预示着交互式图形生成技术的诞生，为CAD技术的发展 作了必要的准备

(2)蓬勃发展和进入应用时期(20世纪60年代) 20世纪60年代初,MIT的博士生Ⅳ van Sutherland研制出世界上第 台利用光笔的交互式图形系统 SKETCHPAD。在20世纪60年代,由 于计算机及图形设备价格昂贵,技术复杂,只有一些实力雄厚的大 公司才能使用这一技术。作为CAD技术的基础,计算机图形学在这 时期得到了很快的发展。20世纪60年代中期出现了商品化的CAD 设备,CAD技术开始进入了发展和应用阶段 10

10 (2)蓬勃发展和进入应用时期（20世纪60年代） 20世纪60年代初，MIT的博士生Ivan Sutherland研制出世界上第一 台利用光笔的交互式图形系统SKETCHPAD。在20世纪60年代，由 于计算机及图形设备价格昂贵，技术复杂，只有一些实力雄厚的大 公司才能使用这一技术。作为CAD技术的基础，计算机图形学在这 一时期得到了很快的发展。20世纪60年代中期出现了商品化的CAD 设备，CAD技术开始进入了发展和应用阶段