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AutoCAD 2004基础
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从技术的角度看，20世纪60年代初出现的计算机辅助设计技术，最初主要是用来解决自动绘图问题的。但随着计算机软硬件技术及其相关领域的发展，今天的计算机辅助设计技术已经成为一门综合性应用技术。它涉及图形图像处理、工程分析方法、数据管理与交换技术，以及软件设计等众多领域。
也就是说，随着实际工程设计对设计软件要求的不断提高，设计软件的复杂性也逐渐增加，功能渐趋完善。由此可以看出，工程设计的需要才是软件功能设计的最根本出发点。那么，目前工程设计对软件的基本功能要求是什么呢？一般认为，目前工程设计对设计软件的功能需求主要有以下几个方面。
l 几何建模
l 工程分析
l 软件的个性化
l 协作设计与标准化设计
l 设计信息管理
l 数据库与图形库的建立
l 模型的输入与输出
1.1.1 几何建模
长期以来，图样一直是在各式各样的工程设计中表达设计者思想的工程“语言”。这是因为图样在表达复杂设计意图的直观性方面有着其他方法不可比拟的优势。但随着计算机技术的发展，平面的二维图形已不是直观表达设计意图和结果的惟一方式。为适应技术的发展，在工程设计领域“绘图”一词正逐渐被“几何建模”所代替。目前在计算机辅助设计中常用的几何模型有：线框模型、曲面模型和实体模型。原来的平面图形可以划归到线框模型中，而目前的CAD软件一般都能很好地进行平面图形的绘制，以保证与传统的工程设计方法有良好的一致性和继承性。
1.1.2 工程分析
一般来讲，几何建模和工程分析是当今CAD技术发展的两大主线。所谓工程分析是指在进行工程设计中，为确定某些结构或性能参数所进行的必要计算。在CAD软件研究领域，工程分析特指一些工程分析计算方法及相应的设计软件。
目前，在工程设计分析领域使用效果良好，并具有一定通用性的设计分析软件主要包括有限元分析类软件和优化设计方法类软件。但由于工程分析方法大都有较强的针对性，如果要使通用的CAD软件系统完全具备这些功能，就会导致软件过于庞大。为此，一个较好的解决方案是由通用CAD软件系统平台提供一定的二次开发接口，以便将特定用户所需的工程分析软件模块无缝链接到通用CAD软件系统中。
1.1.3 软件的个性化
在CAD软件从无到有的发展过程中，无论是软件开发者还是用户都逐渐明白了一个道理，那就是没有万能的软件。在软件的功能和用户的需求之间，总会存在着一定的差别，软件公司永远也不可能研发出完全适合于所有用户的软件系统。那么如何才能最大限度地满足用户的个性化需求呢？答案是给用户提供重新设置、修改及对软件进行二次开发的可能。只有这样，一个软件才能成为一个国际化的、通用化的软件。
一般来讲，软件的个性化主要是指软件界面和设计绘图结果表达的个性化，以及软件能否满足特定用户所遵循的设计标准的能力。软件的个性化能力从某种意义上讲，是一个CAD软件能否获得用户认可的关键因素之一。
1.1.4 协作设计与标准化设计
一般情况下，工程设计是一种群体行为，一项工程设计只有通过许多人的共同努力才能完成。因此设计过程中的相互协作是必不可少的。CAD技术和CAD软件的使用只能增强和方便这种联系和协作，而不能相反。同时，协作设计也是提高设计速度和质量所必需的。
多年来，工程设计领域一直在追求设计的标准化，它不但可以使设计信息得到准确的交流，而且也为实际施工节省了大量的费用，并提高了设计及施工质量。
CAD技术的引入同样会促进设计的标准化，它不但能使原来不易解决的问题——例如CAD技术使文字书写的标准化问题——轻而易举地得到解决，而且还会给设计领域带来更多的好处和更深远的影响。
目前大多数CAD软件都十分注意软件进行协作设计和标准化设计的能力，可以说任何一个用户在采用CAD软件进行工程设计以后，其所在单位或机构的协作设计能力和在设计中贯彻标准化设计的能力都会有不同程度的提高。
1.1.5 设计信息管理
实际工程设计涉及的设计信息是很多的，如图形名称、设计者、审核人、设计日期、修改日期，以及各种零部件技术要求等。因此，如何高效存储和利用这些信息是工程设计中必须很好解决的问题。
目前，由于设计信息的管理工作已受到用户和CAD软件研发公司的重视，所以在各种类型的CAD软件系统中，其设计信息管理功能都日趋完善。在对实际工程设计进行管理的过程中，用户只要有意识地注意设计信息的管理问题，必然会对用户的设计管理工作起到良好的帮助作用。
1.1.6 数据库与图形库的建立
在使用常规设计方法进行工程设计的过程中，通常需要查阅大量的手册、文献及各种数据图表，而这是一件既费时又费力的工作。使用计算机进行辅助设计之后，人们期望这种情况会有所改观，事实正是如此。目前，这些设计资料一般都可以以数据库的形式存放在局域网或因特网上，供使用者随时查询。由此可以看到，CAD软件还必须具有存储和使用本机或网络上的设计数据库的能力。
在各种工程设计中，人们都大量使用标准件，机械设计更是如此。在实际工程中，这些标准件是不需要用户自己制造的。但为了保证表达的完整性，设计者在设计过程还必须认真地按标准绘制。如果能将标准件的数据和相应的图形存储在计算机中，在设计过程中由用户选择调用，将会大大提高绘图的速度和质量。正因为如此，在现实生活中购买设计软件时，一般有经验的用户都会十分关心软件所提供的设计标准件和常用件图库的数量和质量。
当然，由于实际工程设计的复杂性和多样性，任何一个CAD软件系统都无法满足所有用户的每一个要求。如何解决这一问题呢？出路就是由CAD软件系统提供用户自建或扩充标准件库的方法，由用户自己建立或补充所需要的标准件或常用件图库。
1.1.7 模型的输入与输出
无论是在设计完成之后或者在设计过程中，都存在设计数据和设计结果的输入输出问题。这个问题看起来比较简单，但仔细分析一下就能发现，问题是比较复杂的。比如在一项工程设计中，有两个或两个以上的单位参加，而这些单位使用的是不同厂家的CAD软件。那么他们各自产生的设计图纸或模型信息能不能交换，如何交换？再比如，有一家工厂既搞了CAD，又上了CAM，那么CAD与CAM系统之间的数据能不能实现交换？事实上，模型的输入与输出，或者说是数据交换问题一直是CAD/CAM技术领域备受关注的问题之一。到目前为止，系统间数据的交换问题尚没有得到彻底解决。因此，用户对这方面的问题给予关注是十分必要的。
以上针对工程设计的实际需要，从几个方面讨论了CAD软件系统应具备的主要功能。了解这些内容对读者的实际工作及今后深入学习研究CAD软件的功能都是有益的。但由于上述任何一个方面的问题都涉及到复杂的系统理论，因此，受本书篇幅的限制，在此就不展开讨论了。有兴趣的读者可参看相关书籍。
也就是说，随着实际工程设计对设计软件要求的不断提高，设计软件的复杂性也逐渐增加，功能渐趋完善。由此可以看出，工程设计的需要才是软件功能设计的最根本出发点。那么，目前工程设计对软件的基本功能要求是什么呢？一般认为，目前工程设计对设计软件的功能需求主要有以下几个方面。
l 几何建模
l 工程分析
l 软件的个性化
l 协作设计与标准化设计
l 设计信息管理
l 数据库与图形库的建立
l 模型的输入与输出
1.1.1 几何建模
长期以来，图样一直是在各式各样的工程设计中表达设计者思想的工程“语言”。这是因为图样在表达复杂设计意图的直观性方面有着其他方法不可比拟的优势。但随着计算机技术的发展，平面的二维图形已不是直观表达设计意图和结果的惟一方式。为适应技术的发展，在工程设计领域“绘图”一词正逐渐被“几何建模”所代替。目前在计算机辅助设计中常用的几何模型有：线框模型、曲面模型和实体模型。原来的平面图形可以划归到线框模型中，而目前的CAD软件一般都能很好地进行平面图形的绘制，以保证与传统的工程设计方法有良好的一致性和继承性。
1.1.2 工程分析
一般来讲，几何建模和工程分析是当今CAD技术发展的两大主线。所谓工程分析是指在进行工程设计中，为确定某些结构或性能参数所进行的必要计算。在CAD软件研究领域，工程分析特指一些工程分析计算方法及相应的设计软件。
目前，在工程设计分析领域使用效果良好，并具有一定通用性的设计分析软件主要包括有限元分析类软件和优化设计方法类软件。但由于工程分析方法大都有较强的针对性，如果要使通用的CAD软件系统完全具备这些功能，就会导致软件过于庞大。为此，一个较好的解决方案是由通用CAD软件系统平台提供一定的二次开发接口，以便将特定用户所需的工程分析软件模块无缝链接到通用CAD软件系统中。
1.1.3 软件的个性化
在CAD软件从无到有的发展过程中，无论是软件开发者还是用户都逐渐明白了一个道理，那就是没有万能的软件。在软件的功能和用户的需求之间，总会存在着一定的差别，软件公司永远也不可能研发出完全适合于所有用户的软件系统。那么如何才能最大限度地满足用户的个性化需求呢？答案是给用户提供重新设置、修改及对软件进行二次开发的可能。只有这样，一个软件才能成为一个国际化的、通用化的软件。
一般来讲，软件的个性化主要是指软件界面和设计绘图结果表达的个性化，以及软件能否满足特定用户所遵循的设计标准的能力。软件的个性化能力从某种意义上讲，是一个CAD软件能否获得用户认可的关键因素之一。
1.1.4 协作设计与标准化设计
一般情况下，工程设计是一种群体行为，一项工程设计只有通过许多人的共同努力才能完成。因此设计过程中的相互协作是必不可少的。CAD技术和CAD软件的使用只能增强和方便这种联系和协作，而不能相反。同时，协作设计也是提高设计速度和质量所必需的。
多年来，工程设计领域一直在追求设计的标准化，它不但可以使设计信息得到准确的交流，而且也为实际施工节省了大量的费用，并提高了设计及施工质量。
CAD技术的引入同样会促进设计的标准化，它不但能使原来不易解决的问题——例如CAD技术使文字书写的标准化问题——轻而易举地得到解决，而且还会给设计领域带来更多的好处和更深远的影响。
目前大多数CAD软件都十分注意软件进行协作设计和标准化设计的能力，可以说任何一个用户在采用CAD软件进行工程设计以后，其所在单位或机构的协作设计能力和在设计中贯彻标准化设计的能力都会有不同程度的提高。
1.1.5 设计信息管理
实际工程设计涉及的设计信息是很多的，如图形名称、设计者、审核人、设计日期、修改日期，以及各种零部件技术要求等。因此，如何高效存储和利用这些信息是工程设计中必须很好解决的问题。
目前，由于设计信息的管理工作已受到用户和CAD软件研发公司的重视，所以在各种类型的CAD软件系统中，其设计信息管理功能都日趋完善。在对实际工程设计进行管理的过程中，用户只要有意识地注意设计信息的管理问题，必然会对用户的设计管理工作起到良好的帮助作用。
1.1.6 数据库与图形库的建立
在使用常规设计方法进行工程设计的过程中，通常需要查阅大量的手册、文献及各种数据图表，而这是一件既费时又费力的工作。使用计算机进行辅助设计之后，人们期望这种情况会有所改观，事实正是如此。目前，这些设计资料一般都可以以数据库的形式存放在局域网或因特网上，供使用者随时查询。由此可以看到，CAD软件还必须具有存储和使用本机或网络上的设计数据库的能力。
在各种工程设计中，人们都大量使用标准件，机械设计更是如此。在实际工程中，这些标准件是不需要用户自己制造的。但为了保证表达的完整性，设计者在设计过程还必须认真地按标准绘制。如果能将标准件的数据和相应的图形存储在计算机中，在设计过程中由用户选择调用，将会大大提高绘图的速度和质量。正因为如此，在现实生活中购买设计软件时，一般有经验的用户都会十分关心软件所提供的设计标准件和常用件图库的数量和质量。
当然，由于实际工程设计的复杂性和多样性，任何一个CAD软件系统都无法满足所有用户的每一个要求。如何解决这一问题呢？出路就是由CAD软件系统提供用户自建或扩充标准件库的方法，由用户自己建立或补充所需要的标准件或常用件图库。
1.1.7 模型的输入与输出
无论是在设计完成之后或者在设计过程中，都存在设计数据和设计结果的输入输出问题。这个问题看起来比较简单，但仔细分析一下就能发现，问题是比较复杂的。比如在一项工程设计中，有两个或两个以上的单位参加，而这些单位使用的是不同厂家的CAD软件。那么他们各自产生的设计图纸或模型信息能不能交换，如何交换？再比如，有一家工厂既搞了CAD，又上了CAM，那么CAD与CAM系统之间的数据能不能实现交换？事实上，模型的输入与输出，或者说是数据交换问题一直是CAD/CAM技术领域备受关注的问题之一。到目前为止，系统间数据的交换问题尚没有得到彻底解决。因此，用户对这方面的问题给予关注是十分必要的。
以上针对工程设计的实际需要，从几个方面讨论了CAD软件系统应具备的主要功能。了解这些内容对读者的实际工作及今后深入学习研究CAD软件的功能都是有益的。但由于上述任何一个方面的问题都涉及到复杂的系统理论，因此，受本书篇幅的限制，在此就不展开讨论了。有兴趣的读者可参看相关书籍。
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