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1、机械工程学院工程图学教研室机械工程学院工程图学教研室西区西区11J30411J304图学中心图学中心8276597082765970计算机绘图计算机绘图 计算机绘图与三维造型第一讲 绪论计算机绘图的概念1计算机绘图的发展及应用2计算机绘图系统3学习计算机绘图的意义4计算机绘图与三维造型 工程图学的本质工程图学的本质工程图学engineering graphics 是以几何学为基础，以投影理论为方法，研究几何形体的构成、表达 以及工程图样绘制、阅读的工程基础课。图形figures是在纸或其它平面上表示出来的物体的形。工程engineering是一切与生产、制造、建设、设备相关的重大的工作门类的总
2、称。计算机绘图与三维造型工程图学的结构体系工程图学的结构体系 图图学工工 程程 图图 学学几何学机械工程图建筑工程图电子工程图 投影理论工程基础知识相关国家标准绘图手段手工仪器图徒手草图计算机绘图计算机绘图与三维造型v手工绘图手工绘图是一项细微而繁重的劳动，不仅效率低，劳是一项细微而繁重的劳动，不仅效率低，劳动强度大，而且绘图精度不能保证。特别是随着现代动强度大，而且绘图精度不能保证。特别是随着现代科学技术的发展，对绘图精度的要求越来越高，同样科学技术的发展，对绘图精度的要求越来越高，同样也越来越复杂，如超大规模集成电路、印刷电路板的也越来越复杂，如超大规模集成电路、印刷电路板的布线图、航天飞
3、机及宇宙空间飞行器复杂曲面外壳等。布线图、航天飞机及宇宙空间飞行器复杂曲面外壳等。手工绘图是无法完成的，而且现代社会竞争激烈，要手工绘图是无法完成的，而且现代社会竞争激烈，要求产品更新换代十分迅速，就要求产品设计绘图必须求产品更新换代十分迅速，就要求产品设计绘图必须高效完成。因此利用计算机的高速运算及数据处理能高效完成。因此利用计算机的高速运算及数据处理能力，实现计算机绘图力，实现计算机绘图CAGCAG与计算机辅助设计与计算机辅助设计CADCAD和计算和计算机辅助制造机辅助制造CAMCAM的联系，是现代科学技术发展的必然趋的联系，是现代科学技术发展的必然趋势。势。计算机绘图与三维造型计算机绘图
4、的概念计算机绘图的概念 计计算算机机绘绘图图（Computer Computer GraphicsGraphics，简简称称CGCG）是是应应用用计计算算机机，通通过过程程序序和和算算法法或或图图形形交交互互软软件件，在在图图形形显显示示设设备备上上实实现现图图形形的的显显示示及及绘绘图图的输出。的输出。计计算算机机绘绘图图是是计计算算机机辅辅助助设设计计（Computer Computer Aided Aided DesignDesign，简简称称CADCAD）和和计计算算机机辅辅助助制制造造（Computer Computer Aided Aided ManufacturingManufa
5、cturing，简简称称CAMCAM）的重要组成部分。的重要组成部分。优点：优点：优点：优点：效率高、精度高、图面美观清晰、便于效率高、精度高、图面美观清晰、便于修改、便于管理等优点修改、便于管理等优点计算机绘图与三维造型v 计计算机算机绘图简单绘图简单地地讲讲就是就是应应用用计计算机将数据算机将数据转换为图转换为图形，形，并在并在绘图设备绘图设备上上进进行行图图形形显显示或示或绘绘制的一制的一门门学科。它是一学科。它是一门门空空间间概念和概念和实实践性都很践性都很强强的的课课程，涉及到多程，涉及到多门门学科知学科知识识，如工程，如工程学科的学科的专业专业知知识识、图图学基学基础础、数学基、数
6、学基础础、程序、程序设计设计、计计算机基算机基础础等。通等。通过该课过该课程的学程的学习习，培养学生的空，培养学生的空间间思思维维、创创新思新思维维能能力，看力，看图图、绘图绘图与工程与工程设计设计的能力。的能力。v 在学在学习计习计算机算机绘图时绘图时，要明确学，要明确学习习的目的，做到的目的，做到“学以致学以致用用”，学，学习习是是为为了在了在实实践中使用践中使用计计算机算机绘图这绘图这一先一先进进技技术术，提，提高工作效率，把高工作效率，把设计设计和和绘图绘图从繁重的手工从繁重的手工劳动劳动中解脱出来。因中解脱出来。因此，在此，在计计算机算机绘图绘图的学的学习习中中应应注意以下几点：注意
7、以下几点：1 1、要熟悉要熟悉计计算机算机设备设备的使用和的使用和细细心的上机操作。心的上机操作。2 2、要勤于空要勤于空间间构思和构思和绘图绘图的使用技巧。的使用技巧。3 3、要及要及时总结时总结、积积累累经验经验、提高、提高绘图绘图效率。效率。计算机绘图的特点与学习方法计算机绘图与三维造型计算机绘图的发展计算机绘图的发展v 近十年来，由于汽车、飞机、船舶、道桥、建筑、近十年来，由于汽车、飞机、船舶、道桥、建筑、测绘等高技术重要工业和科研部门对计算机绘图这一测绘等高技术重要工业和科研部门对计算机绘图这一新技术的促进和需要，许多国家在图形处理和绘图软新技术的促进和需要，许多国家在图形处理和绘图
8、软件研究方面已取得很大成就，形成了一批高技术、高件研究方面已取得很大成就，形成了一批高技术、高质量、使用简便，且适合不同专业绘图特点所需要的质量、使用简便，且适合不同专业绘图特点所需要的绘图软件，实现了工程设计、绘图、生产的自动化，绘图软件，实现了工程设计、绘图、生产的自动化，计算机绘图已进入高技术实用阶段。计算机绘图已进入高技术实用阶段。1.由静态绘图向动态方向发展由静态绘图向动态方向发展2.2.由二维图形软件向三维实体造型方向发展由二维图形软件向三维实体造型方向发展3.3.向向CADCAD、CAMCAM、CAGCAG三者一体化方向发展三者一体化方向发展 计算机绘图与三维造型计算机绘图系统计
9、算机绘图系统v计计算算机机绘绘图图系系统统是是计计算算机机硬硬件件、图图形形输输入入输输出出设设备备、计计算算机机系系统统软软件件和和图图形形软软件件的的集集合合。计计算算机机绘绘图图系系统统是是一一个个以以计计算算机机为为主主的的系系统统，它它除除了了有有计计算算能能力力之之外外，还还应应具具有有产产生生图图形形的能力。的能力。v一一般般应应具具有有计计算算、存存储储、对对话话、输输入入和和输输出出等五方面的基本功能。等五方面的基本功能。v一一般般分分为为微微型型计计算算机机绘绘图图系系统统和和图图形形工工作作站站两类。两类。计算机绘图与三维造型计算机绘图系统的组成计算机绘图系统的组成v计算
10、机绘图系统主要由硬件和软件组成。计算机绘图系统主要由硬件和软件组成。v硬件系统主要包括计算机及其必要的外部设备、硬件系统主要包括计算机及其必要的外部设备、图形输入和输出设备等。图形输入和输出设备等。计算机绘图与三维造型 常用图形输入、输出设备常用图形输入、输出设备 在在计计算算机机绘绘图图系系统统中中，图图形形输输入入设设备备是是将将用用户户的的图图形形数数据据、各各种种命命令令转转换换成成电电信信号号传传送送给给计计算算机机。而而图图形形输输出出设设备备则则是是将将计计算算机机处处理理好好的的结结果转换成可见的图形，呈现在用户面前。果转换成可见的图形，呈现在用户面前。u图形输入设备图形输入设
11、备 由由于于图图形形输输入入设设备备的的快快速速发发展展，现现已已提提供供使使用用的的有有键键盘盘、光光笔笔、坐坐标标数数字字化化仪仪、图图形形输输入入板板、鼠标器、操纵杆鼠标器、操纵杆等。等。计算机绘图与三维造型u图形输出设备 常用的图形输出设备一般可分为两大类常用的图形输出设备一般可分为两大类 一类是用于交互式作用的图形显示设备；一类是用于交互式作用的图形显示设备；另一类是在纸上或其他介质上输出可以永久保存的另一类是在纸上或其他介质上输出可以永久保存的图形绘图设备。图形绘图设备。1.显显示示设设备备 图图形形显显示示器器是是交交互互式式绘绘图图系系统统中中不不可可缺缺少少的的 图形输出设备
12、。图形输出设备。2.绘图设备绘图设备 包括绘图机和打印机。包括绘图机和打印机。打印机：打印机：常用的有常用的有激光打印机和喷墨打印机激光打印机和喷墨打印机 自动绘图机：自动绘图机：是绘图系统的主要设备，它由计算机控制自是绘图系统的主要设备，它由计算机控制自动绘图机自动完成各种绘图动作：动绘图机自动完成各种绘图动作：滚筒式绘图机、平台式绘图机滚筒式绘图机、平台式绘图机计算机绘图与三维造型1)滚筒式绘图机滚筒式绘图机 2)平台式绘图机平台式绘图机计算机绘图与三维造型学习计算机绘图的意义学习计算机绘图的意义v 随着计算机技术的发展和计算机的普及，随着计算机技术的发展和计算机的普及，传统的手工绘图方传
13、统的手工绘图方式逐渐由计算机绘图所取代，计算机辅助设计、制造已广泛应用式逐渐由计算机绘图所取代，计算机辅助设计、制造已广泛应用于我国的各个领域。与手工绘图相比，计算机绘图具有高效率、于我国的各个领域。与手工绘图相比，计算机绘图具有高效率、高质量的特点，因此作为工科，特别是机械专业的学生而言高质量的特点，因此作为工科，特别是机械专业的学生而言,能能够利用计算机及相关绘图软件够利用计算机及相关绘图软件(包括二维绘图软件和三维绘图软包括二维绘图软件和三维绘图软件件)是最基本的技能。是最基本的技能。v 绘图软件是对大一、大二期间所学的工程制图（制图规范和绘图软件是对大一、大二期间所学的工程制图（制图规
14、范和标准）及互换性与测量技术（公差、配合和表面粗糙度）等知识标准）及互换性与测量技术（公差、配合和表面粗糙度）等知识的集中体现和熟悉程度的检验。的集中体现和熟悉程度的检验。计算机绘图与三维造型v计算机绘图对机械专业的学生而言是一项基本技能计算机绘图对机械专业的学生而言是一项基本技能,无无论是走向工作岗位还是进一步学习深造都是需要掌握论是走向工作岗位还是进一步学习深造都是需要掌握的。同时的。同时,在学习计算机绘图的过程中在学习计算机绘图的过程中,能够对互换性、能够对互换性、机械制造等专业课有更进一步的理解和认识。机械制造等专业课有更进一步的理解和认识。v计算机绘图是学习其它相关软件的基础。计算机
15、绘图是学习其它相关软件的基础。v学生绘制了大量的图纸后学生绘制了大量的图纸后,能够了解机械设计中一些经能够了解机械设计中一些经典的结构典的结构,吸收图纸中的设计思想和设计经验。这些正吸收图纸中的设计思想和设计经验。这些正确的图纸能够为学生进行相关设计提供大量的素材确的图纸能够为学生进行相关设计提供大量的素材,为为学生走向工作岗位奠定了基础。学生走向工作岗位奠定了基础。计算机绘图与三维造型第二讲第二讲 AUTOCAD 2006 AUTOCAD 2006 入门入门vAutoCADAutoCAD是美国是美国AutodeskAutodesk公司开发研制的通用计算机辅公司开发研制的通用计算机辅助设计与绘
16、图软件，在国内外最为流行，全球用户数助设计与绘图软件，在国内外最为流行，全球用户数量多达量多达700700万。它由万。它由8282年推出的年推出的1.01.0版已经发展到现在版已经发展到现在的的Auto CAD 2010Auto CAD 2010版（版（AutoCADAutoCAD目前已经发展到了目前已经发展到了2020多多个版本个版本 ），其功能日益增强并不断完善，使用也越来），其功能日益增强并不断完善，使用也越来越方便。越方便。vAUTOCADAUTOCAD作为作为AutodeskAutodesk的旗舰产品，是世界上用户量最的旗舰产品，是世界上用户量最多的数字化设计软件，世界多的数字化设计
17、软件，世界500500强的企业中，几乎强的企业中，几乎100%100%是它的用户；在我国制造业的是它的用户；在我国制造业的70%70%，建筑业的，建筑业的90%90%绘图绘图人员都在使用人员都在使用AUTOCAD;AUTOCAD;广泛应用在机械、建筑、设计、广泛应用在机械、建筑、设计、电子、化工、室内装修、影视制作等方面电子、化工、室内装修、影视制作等方面;v其数据格式其数据格式(.DWG)(.DWG)已成为行业的标准已成为行业的标准计算机绘图与三维造型AUTOCADAUTOCAD软件群体软件群体vAutoCAD AutoCAD Civil Civil 3D3D 软软件件为为包包括括土土地地开
18、开发发、交交通通运运输输与与环环境境工工程程在在内内的的土土木木工工程程提提供供了了一一个个更更出出色色的的测测量量、设设计计、分分析析与与文文档档处处理解决方案。理解决方案。vAutodeskAutodeskInventorInventor 是是先先进进的的二二维维和和三三维维机机械械设设计计软软件件的的集集合合，可可以以完完成成：零零件件设设计计；装装配配设设计计；钣钣金金零零件件设设计计；焊焊接接设设计计；管管路路设设计计；电电缆缆布布线线设设计计；PCBPCB版版数数据据输输入入；自自动动产产生生二二维维工工程程图图；装装配配过过程程表表达达视视图图；免免费费的的各各种种标标准准接接口
19、口；丰丰富富的的标标准准件件库库；大大型装配功能；自动产生型装配功能；自动产生BOMBOM表等。表等。vAutodeskAutodeskMechanicalMechanical（ACMACM）是是构构筑筑于于AutoCADAutoCAD之之上上的的机机械械二二维维设设计计软软件件。软软件件包包含含8080多多万万种种标标准准件件；基基于于GBGB标标准准的的粗粗燥燥度度、基基准准等等符符号号；自自动动的的图图层层控控制制；自自动动尺尺寸寸标标注注；自自动动执执行行二二维维消消隐隐线线计计算算；自自动动更更新新消消隐隐线线计计算算的的功功能能；自自动动创创建建关关联联的的局局部部放放大大视图等。
20、视图等。vAutodeskAutodeskElectricalElectrical（ACEACE）是是构构筑筑于于AutoCADAutoCAD之之上上的的二二维维电电气气设设计计软软件件。软软件件提提供供丰丰富富的的元元器器件件符符号号库库；智智能能控控制制电电路路设设计计；自动的自动的PLCPLC电路设计；操控面板设计；强大的报表生成功能。电路设计；操控面板设计；强大的报表生成功能。计算机绘图与三维造型Auto CAD 2006的主要功能（1）v一、绘图能力 可可以以用用多多种种方方式式画画：点点、直直线线、圆圆、圆圆弧弧、椭椭圆圆、正正多多边边形形。另另外外还还可可画画：多多义义线线（Pl
21、ine)Pline)（可可有有宽宽度度）、轨迹线、轨迹线(trace)(trace)、样条曲线、样条曲线(spline)(spline)等。等。v二、编辑能力 Auto Auto CADCAD有有很很强强的的编编辑辑功功能能：移移动动（movemove）、旋旋转转（rotaterotate）、缩缩放放（scalescale）、拉拉伸伸（stretchstretch）、延延长长（extendextend）、断断开开（breakbreak）、修修剪剪（trimtrim）、拷拷贝贝（copycopy）、阵列（）、阵列（arrayarray）、镜射（）、镜射（mirrormirror）等等。）等等。计
22、算机绘图与三维造型Auto CAD 2006的主要功能（2）v三、尺寸标注功能 可可以以进进行行尺尺寸寸标标注注、注注写写文文本本（包包括括汉汉字字）。而而且标注方式、文本样式可由用户选择或自行定义。且标注方式、文本样式可由用户选择或自行定义。v四、准确绘图 为为了了用用户户绘绘图图的的方方便便和和准准确确，Auto Auto CADCAD提提供供了了绘绘图图区区光光标标点点的的坐坐标标显显示示、栅栅格格捕捕捉捉、目目标标捕捕捉捉。在在光光标标点点上上利利用用栅栅格格捕捕捉捉相相当当于于在在坐坐标标纸纸上上绘绘图图。目目标标捕捕捉捉可可以以捕捕捉捉直直线线端端点点、中中点点、圆圆心心、垂垂足足
23、、交交点点、切切点、圆周上的象限点等等，使绘出的图形非常准确。点、圆周上的象限点等等，使绘出的图形非常准确。另另外外，还还提提供供了了正正交交方方式式的的打打开开和和关关闭闭。还还提提供供了了对对屏屏幕幕图图形形的的任任意意倍倍数数的的缩缩放放（zoomzoom）、平平移移（panpan）（而而图图形形本本身身的的大大小小和和位位置置并并不不改改变变，只只为为观观察方便）等观察功能。察方便）等观察功能。计算机绘图与三维造型Auto CAD 2006的主要功能（3）v五、图层、线型和颜色 可可以以对对所所画画实实体体赋赋予予用用户户喜喜欢欢的的颜颜色色和和所所要要求求的的线线型型等等实实体体属属
24、性性。可可以以把把各各种种不不同同的的线线型型赋赋予予不不同同的的颜颜色色并并放放在在不不同同的的图图层层。层层也也是是用用户户来来定定义义的的，层可以打开和关闭、冻结和解冻、锁定和解锁。层可以打开和关闭、冻结和解冻、锁定和解锁。v六、数据交换 在在数数据据交交换换方方面面，AutoCAD AutoCAD 20062006提提供供了了多多种种图图形形图图象象数数据据交交换换格格式式和和相相应应的的命命令令，并并充充分分利利用用了了WINDOWSWINDOWS环环境境的的剪剪贴贴板板和和对对象象动动态态联联接接技技术术（OLEOLE）。还可以直接对光栅图象进行插入和编辑。还可以直接对光栅图象进行
25、插入和编辑。计算机绘图与三维造型Auto CAD 2006的主要功能（4）v七、三维功能 AutoCAD AutoCAD 20062006也也提提供供了了简简单单的的三三维维功功能能以以及及帮帮助助三三维效果的阴影（维效果的阴影（shadowshadow）和渲染（）和渲染（renderrender）功能）功能v八八、多文档设计环境和设计中心v九、超强的出图能力v十、网络功能 可可以以在在环环球球网网上上进进行行图图形形的的webweb发发布布和和webweb图图形形访访问问。以以外外，还还有有块块（BlockBlock）和和对对非非当当前前图图形形的的外外部部引引用用（XrefXref）功能）
26、功能计算机绘图与三维造型Auto CAD 2006的主要功能（5）v十一、二次开发 强强大大而而开开放放的的二二次次开开发发功功能能，包包括括菜菜单单等等的的用用户户化化以及内嵌的编程语言以及内嵌的编程语言AutolispAutolisp、VBAVBA和和ARxARx开发环境。开发环境。计算机绘图与三维造型Auto CAD 2006所能画的图形计算机绘图与三维造型Auto CAD 2006所能画的图形计算机绘图与三维造型工程图计算机绘图与三维造型轴测图计算机绘图与三维造型工程图计算机绘图与三维造型AutoCAD 2006AutoCAD 2006运行环境运行环境p软件环境软件环境 软件环境包括：
27、软件环境包括：（1 1）Microsoft Windows NT 4.0 Microsoft Windows NT 4.0 或更高版本、或更高版本、Microsoft Windows 2000Microsoft Windows 2000、Microsoft Windows XP Microsoft Windows XP ProfessionalProfessional、Microsoft Windows Home EditonMicrosoft Windows Home Editon、Microsoft Windows Tablet PC EditionMicrosoft Windows Ta
28、blet PC Edition；（2 2）浏览器需要）浏览器需要Microsoft Internet Explorer 6.0Microsoft Internet Explorer 6.0或或更高版本；更高版本；（3 3）TCP/IPTCP/IP协议或协议或IPXIPX协议。协议。计算机绘图与三维造型p 硬件环境硬件环境 必备硬件包括：必备硬件包括：（1）Pentium(r)以上，或兼容处理器；以上，或兼容处理器；（2）1024768真彩色显示器，建议使用真彩色显示器，建议使用12801024 或更高配置；或更高配置；（3）CD-ROM驱动器；驱动器；（4）Windows支持的显示卡；支持的显
29、示卡；（5）128MB内存，建议使用内存，建议使用256MB。（6）300MB剩余硬盘空间；剩余硬盘空间；（7）鼠标、轨迹球或其它定点设备。）鼠标、轨迹球或其它定点设备。计算机绘图与三维造型p AutoCAD 2006 安装安装计算机绘图与三维造型计算机绘图与三维造型计算机绘图与三维造型计算机绘图与三维造型计算机绘图与三维造型计算机绘图与三维造型计算机绘图与三维造型计算机绘图与三维造型计算机绘图与三维造型AutoCAD界面绘图区绘图区(图形窗口图形窗口)标题行标题行菜单栏菜单栏Sandard标准工具栏标准工具栏命命令令行行光标位置说明光标位置说明功能按钮功能按钮工工具具栏栏坐标系图标坐标系图标
30、模型空间模型空间与图纸空间与图纸空间十字光标十字光标计算机绘图与三维造型图形文件的操作图形文件的操作v图形文件的操作包括：图形文件的操作包括：创建新图形文件创建新图形文件、打开已打开已有的图形文件有的图形文件、保存图形文件保存图形文件、输出图形文件输出图形文件等等基本操作。基本操作。v利用利用AutoCAD 2006AutoCAD 2006支持的支持的多文档设计环境多文档设计环境，用户，用户可以同时打开多个图形，并且在保持原图形各自可以同时打开多个图形，并且在保持原图形各自当前命令中不断的情况下，实现在多个图形之间当前命令中不断的情况下，实现在多个图形之间的快速复制和粘贴，从而提高绘图效率。的快速复制和粘贴，从而提高绘图效率。