教學(xué)課件·汽車CAD技術(shù)及ProE應(yīng)用

1、第一章 概論 1.1 汽車CAD技術(shù)概述 1.2 CAD系統(tǒng)概述 1.3 CAD技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用 1.4 Pro/E軟件概述 小 結(jié) 習(xí) 題1.1 汽車CAD技術(shù)概述1.1.1 汽車設(shè)計(jì)概述 設(shè)計(jì)是人類社會(huì)最基本的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)之一，是一種將預(yù)定的需求變成所希望的功能和性能指標(biāo)，然后應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)知識(shí)、方法或手段轉(zhuǎn)換成有經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)結(jié)果的過程。在產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，產(chǎn)品的先天質(zhì)量決定于設(shè)計(jì)。統(tǒng)計(jì)表明，產(chǎn)品在包括原材料、制造、使用、維修等方面的花費(fèi)即廣義成本的70%是由設(shè)計(jì)階段決定的。 汽車是一種包括多種典型機(jī)械元件、零部件，多種金屬與非金屬材料以及多種機(jī)械加工工藝的典型機(jī)械產(chǎn)品

2、。汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括整車總體設(shè)計(jì)、總成設(shè)計(jì)和零部件設(shè)計(jì)。整車總體設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是整車匹配和總布置設(shè)計(jì)。汽車總成設(shè)計(jì)主要是滿足整車設(shè)計(jì)對(duì)總成功能和布置的要求。汽車零部件設(shè)計(jì)主要是滿足總成的設(shè)計(jì)要求，并解決強(qiáng)度、壽命和生產(chǎn)技術(shù)問題。 汽車設(shè)計(jì)技術(shù)是汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法和手段，是汽車設(shè)計(jì)實(shí)踐的軟件與硬件。 以汽車機(jī)械總成產(chǎn)品設(shè)計(jì)為例(過程如圖1.1所示)汽車機(jī)械總成產(chǎn)品設(shè)計(jì)就是根據(jù)使用要求確定產(chǎn)品應(yīng)該具備的開發(fā)目標(biāo)和功能要求，構(gòu)想出產(chǎn)品的工作原理、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞、結(jié)構(gòu)形狀以及所用材料等事項(xiàng)，并轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字化模型、圖紙和設(shè)計(jì)文件等，為后續(xù)制造提供依據(jù)。 汽車總成產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般包括以下幾個(gè)階段

3、：（1）概念設(shè)計(jì)（2）初步設(shè)計(jì)（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)是一個(gè)“設(shè)計(jì)-評(píng)價(jià)-再設(shè)計(jì)”的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過程。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化，縮短設(shè)計(jì)周期降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，成為設(shè)計(jì)發(fā)展的迫切要求，正是在這樣的背景下CAD技術(shù)才有如此廣泛的應(yīng)用。 需求分析原理性方案和分析評(píng)價(jià)詳細(xì)設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)和分析試制試驗(yàn)、鑒定生產(chǎn)、銷售和使用再設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)不滿意不滿意滿意滿意確定開發(fā)目標(biāo)及功能要求 1.1.2 CAD技術(shù)的內(nèi)涵 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design, CAD) 是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析 與文檔制作等設(shè)計(jì)活動(dòng)，它是一種

4、新的設(shè)計(jì)方法，也是一門多學(xué)科綜合應(yīng)用的新技術(shù)。CAD不僅是一種方法或技術(shù)原理，而且是一種技術(shù)或工程應(yīng)用。從方法或技術(shù)原理角度來講，CAD是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)工具完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程，包括概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)（或稱總體設(shè)計(jì)）和詳細(xì)設(shè)計(jì)等。CAD技術(shù)有廣義和狹義之分。 廣義的CAD概念是指利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)過程以及與之直接或間接相關(guān)的活動(dòng)，包括方案設(shè)計(jì)、工程分析、圖形編輯和技術(shù)文檔整理等設(shè)計(jì)活動(dòng)。主要包括設(shè)計(jì)和分析兩個(gè)方面。綜合廣義CAD的設(shè)計(jì)過程和活動(dòng)，主要包括圖形表示、工程計(jì)算和設(shè)計(jì)管理三類工作。圖形表示描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)（包括形狀和尺寸），是CAD的基礎(chǔ)和核心。 狹義的CAD概念主要主

5、要是指產(chǎn)品的幾何建模及其相關(guān)技術(shù)，即如何在計(jì)算機(jī)中描述產(chǎn)品的形狀和尺寸，即如何在計(jì)算機(jī)中描述產(chǎn)品的形狀和尺寸。為突出重點(diǎn)，無特別說明時(shí)，本書的主要內(nèi)容限于狹義CAD的相關(guān)內(nèi)容。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程大致是：進(jìn)行功能設(shè)計(jì)；進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的圖形和外觀的初步設(shè)計(jì)；從總圖派生出零件，對(duì)零件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析；對(duì)零件進(jìn)行加工模擬，提出零件的修改方案；對(duì)產(chǎn)品實(shí)施運(yùn)動(dòng)模擬或功能模擬，分析優(yōu)化，最終完成零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。下圖就說明了汽車機(jī)械總成部件設(shè)計(jì)過程與CAD過程的關(guān)系。 CAD過程往往與計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）緊密結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以計(jì)算機(jī)為工具的完整的設(shè)計(jì)、分

6、析、制造過程或系統(tǒng)。在CAD過程中完成的數(shù)?？梢栽贑AE軟件中進(jìn)行分析（如在ANSYS軟件中進(jìn)行有限元分析），而且與制造過程中的計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）和數(shù)控編程（NCP）聯(lián)系在一起，形成集成的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)需求分析可行性研究與分析結(jié)果評(píng)價(jià)優(yōu)化分析建模仿真概念設(shè)計(jì)市場(chǎng)信息設(shè)計(jì)過程廣義的CAD過程制造CAE技術(shù)CAM技術(shù)CAD技術(shù)1.1.3 計(jì)算輔助設(shè)計(jì)的特點(diǎn)提高設(shè)計(jì)效率提高設(shè)計(jì)質(zhì)量有利于成組設(shè)計(jì)方便修改設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與分析統(tǒng)一易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化易于實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計(jì)為無圖樣設(shè)計(jì)提供前提為實(shí)現(xiàn)PLM系統(tǒng)提供基礎(chǔ)1.1.4 CAD技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史 CAD技術(shù)主要經(jīng)

7、歷了5個(gè)主要發(fā)展階段20世紀(jì)50年代 開始了交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等早期的理論及應(yīng)用研究。20世紀(jì)50年代中期計(jì)算機(jī)已應(yīng)用于工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的分析計(jì)算，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)的發(fā)展 20世紀(jì)60年代 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲(chǔ)符號(hào)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想和新方法先后在CAD方面得到了應(yīng)用，為CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。1964年，美國通用汽車公司推出了DAC-1系統(tǒng)，1965年，洛克希德飛機(jī)公司推出了CADAM系統(tǒng)，標(biāo)志著專業(yè)CAD軟件開始步入實(shí)用階段。 20世紀(jì)70年代 基于大型機(jī)的商用CAD/CAM系統(tǒng)開始上市，同時(shí)出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的CAD/CAM商品化系統(tǒng) 。這一時(shí)期是

8、CAD的單元技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用階段，各功能模塊趨于完善，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一。 20世紀(jì)80年代 這一階段CAD/CAM系統(tǒng)的特點(diǎn)：幾何造型技術(shù)已經(jīng)成熟，并成為CAD系統(tǒng)的核心；系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)較好集成；特征建模及二、三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開始出現(xiàn)等。這一階段的應(yīng)用特點(diǎn)是：從二維繪圖發(fā)展為三維實(shí)體建模，進(jìn)而發(fā)展成三維參數(shù)化建模，實(shí)現(xiàn)從CAD單元技術(shù)到CAD/CAE/CAM集成。 20世紀(jì)90年代 開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時(shí)期。CAD系統(tǒng)在全球范圍得到普及，出現(xiàn)了很多新的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)理論方法和技術(shù)。大型專業(yè)軟件各自采用了參數(shù)化設(shè)計(jì)、便量化設(shè)計(jì)、逆向工程、超變量化設(shè)計(jì)、

9、并行設(shè)計(jì)等新的設(shè)計(jì)方法，軟件的功能性集成性、智能性、網(wǎng)絡(luò)性有了很大提高。 1.1.5 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 集成化 網(wǎng)絡(luò)化 智能化 標(biāo)準(zhǔn)化 并行工程 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)1.2 CAD系統(tǒng)概述1.2.1 CAD系統(tǒng)的組成 CAD系統(tǒng)與一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別表現(xiàn)在硬件與軟件兩個(gè)方面。硬件方面的區(qū)別是CAD系統(tǒng)有專門的輸入及輸出設(shè)備來處理圖形的交互輸入與輸出問題。軟件方面的區(qū)別表現(xiàn)在集成與界面上：CAD系統(tǒng)提供給用戶所需的全部功能模塊，并通過一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫集成起來；在界面方式上也往往不同于一般軟件常用的數(shù)據(jù)文件或會(huì)話方式，而是采用了一套完善的交互操作方式。完整的CAD系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，如圖1.1

10、0所示。 硬件系統(tǒng)是CAD技術(shù)實(shí)施的物理基礎(chǔ)，是軟件運(yùn)行的支撐平臺(tái)，主要由5部分組成：計(jì)算機(jī)主機(jī)、外存儲(chǔ)器、圖形輸入設(shè)備、圖形輸出設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 軟件系統(tǒng)是CAD功能的體現(xiàn)，CAD技術(shù)的所有功能均需要通過軟件來實(shí)現(xiàn)。通常所說的CAD系統(tǒng)一般是指CAD軟件。CAD系統(tǒng)應(yīng)具備兩類軟件：系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件可分為CAD支撐軟件及用戶開發(fā)的應(yīng)用軟件兩種。 （1） 系統(tǒng)軟件 在CAD軟件系統(tǒng)中，系統(tǒng)軟件主要包 括操作系統(tǒng)、編程語言系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信及管理軟件三大部分，是軟件與硬件的接口。 （2）支撐軟件 支撐軟件是CAD系統(tǒng)的通用軟件，是各類應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。CAD支撐軟件主要有以下3類功能：解決圖

11、形設(shè)計(jì)問題；解決工程分析與計(jì)算問題；解決文檔寫作與生成問題。 （3） CAD圖形支撐軟件的發(fā)展 CAD圖形支撐軟件的發(fā)展大致可分為以下4個(gè)階段。圖1.1 完整的CAD系統(tǒng)組成計(jì) 算 機(jī)CAD系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)輸 入 輸 出設(shè) 備網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備系 統(tǒng) 軟 件支 撐 軟 件應(yīng) 用 軟 件 二維交互式繪圖系統(tǒng)。 以實(shí)體模型為基礎(chǔ)的CAD/CAM集成系統(tǒng)。 以特征建模、參數(shù)化、變量化設(shè)計(jì)為特點(diǎn)，能支持自頂向下設(shè)計(jì)，具有內(nèi)部統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型CAD/CAM集成系統(tǒng)。 遵照STEP標(biāo)準(zhǔn)，以統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型為核心，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為平臺(tái)，以因特網(wǎng)和Web技術(shù)為集成環(huán)境的高級(jí)CAD/CAM集成系統(tǒng)。 （4） 應(yīng)用軟

12、件 應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎(chǔ)上，針對(duì)某一專門應(yīng)用領(lǐng)域的需要而研制的軟件。應(yīng)用軟件和支撐軟件之間并沒有本質(zhì)的區(qū)別 1.2.2 CAD系統(tǒng)的配置形式與網(wǎng)路結(jié)構(gòu)1、CAD系統(tǒng)的配置形式 根據(jù)硬件配置形式，CAD系統(tǒng)可分成：主機(jī)終端CAD系統(tǒng)、工作站CAD系統(tǒng)和個(gè)人微機(jī)CAD系統(tǒng)三大類。 1）主機(jī)終端CAD系統(tǒng) 主機(jī)終端CAD系統(tǒng)又稱集中式CAD系統(tǒng)。由一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)或小型計(jì)算機(jī)作為主機(jī)與圖形設(shè)備相連接組成，如圖1.11所示。 特點(diǎn)：價(jià)格比較昂貴，初期投資大；維護(hù)費(fèi)用高；系統(tǒng)比較封閉，開放性較差，更新操作系統(tǒng)較困難。目前已不再采用這種系統(tǒng) 。 2）工作站CAD系統(tǒng) 工作站系統(tǒng)是由服務(wù)器及與

13、之聯(lián)網(wǎng)的工程工作站組成，如圖1.12所示。屬于大規(guī)模及超大規(guī)模CAD系統(tǒng)。特點(diǎn)：任意工作站的工作狀況不影響其它工作站。網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)。初期投資小。3）個(gè)人微機(jī)CAD系統(tǒng) 基于PC機(jī)配置的個(gè)人微機(jī)CAD系統(tǒng)，操作系統(tǒng)常采用WindowsNT、WindowsXP等， 該系統(tǒng)被小公司廣泛采用。主要用于圖形處理和簡(jiǎn)單的有限元分析處理，該系統(tǒng)屬于小規(guī)模CAD系統(tǒng)。2. CAD系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 通過網(wǎng)絡(luò)使小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工作站及個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接成一個(gè)整體，通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源共享、設(shè)計(jì)同步等。常見的CAD系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有個(gè)人微機(jī)及局域網(wǎng)、客戶機(jī)/服務(wù)器、Internet/Intranet三種形式。 1）個(gè)人微機(jī)

14、及局域網(wǎng)形式 圖1.2主機(jī)終端CAD系統(tǒng)組成 圖1.3工作站CAD系統(tǒng)組成主 機(jī)圖形設(shè)備圖形設(shè)備圖形設(shè)備交互式輸入設(shè)備交互式輸入設(shè)備工作站交互式輸入設(shè)備工作站服務(wù)器交互式輸入設(shè)備繪圖儀個(gè)人微機(jī)中由于條件的限制，功能有限。局域網(wǎng)能以較高的效率、較低的成本在本地區(qū)范圍內(nèi)將計(jì)算機(jī)、終端及常用的外圍設(shè)備連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使個(gè)人計(jì)算機(jī)可以與其它設(shè)備共享資源，更好地適應(yīng)CAD系統(tǒng)的應(yīng)用。 2）客戶機(jī)/服務(wù)器形式 客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server，簡(jiǎn)稱C/S）是企業(yè)中常 用的一種模式，如圖1.13所示。這種模式由客戶機(jī)和服務(wù)器組成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：微機(jī)網(wǎng)絡(luò)CAD系統(tǒng)投資少、便于理；可應(yīng)用企業(yè)

15、原有的計(jì)算機(jī)資源；系統(tǒng)具有可擴(kuò)充性。圖1.4 客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)框架 集線器客戶機(jī)客戶機(jī)客戶機(jī)服務(wù)器客戶機(jī)客戶機(jī)繪圖儀打印機(jī)3）Internet/Intranet形式 基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)可以顯示此整個(gè)生產(chǎn)過程，用戶通過Internet/Intranet共享同一產(chǎn)品模型進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)共享信息和人力資源，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作、并行工程、異地設(shè)計(jì)和異地制造。基于Internet的CAD/CAM系統(tǒng)框架如圖1.14所示。 圖1.5 基于Internet的CAD/CAM系統(tǒng)框架Internet局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)數(shù)控機(jī)床CAD系統(tǒng)CAD系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床CAD系統(tǒng)1.2.3 CAD系統(tǒng)的功能模塊 C

16、AD系統(tǒng)由若干完成特定功能的子系統(tǒng)組成，稱為功能模塊。圖1.13為現(xiàn)代CAD系統(tǒng)典型的功能模塊組成。CAD系統(tǒng)的功能模塊分為通用模塊和專用模塊。 通用模塊包括二維草圖、三維建模、曲面建模、裝配建模和工程制圖模塊，是三維CAD系統(tǒng)的必備功能。 專用模塊是為特定行業(yè)或需求設(shè)計(jì)的，包括鈑金設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)等典型模塊。1）、二維草圖繪制 在參數(shù)化、變量化設(shè)計(jì)中，二維草圖繪制是十分重要和基礎(chǔ)的功能。在基于特征的三維建模過程中，草圖用于拉伸、旋轉(zhuǎn)等三維特征的建立。 2）、三維建模 三維建模是CAD系統(tǒng)的核心模塊，是CAD系統(tǒng)必不可少的功能，用于產(chǎn)品三維模型的建立、顯示和編輯。圖1.6 現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的功能模

17、塊組成開放式體系結(jié)構(gòu)二維草圖三維建模曲面建模裝配建模工程制圖通用模塊鈑金設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)專用模塊模型庫數(shù)據(jù)庫管理模塊3）、曲面建模 曲面建模是實(shí)體建模的補(bǔ)充，通常用于復(fù)雜產(chǎn)品如汽車、飛機(jī)、家電等的外形設(shè)計(jì)。 4）、裝配建模 裝配建模是CAD系統(tǒng)的必要模塊，它能實(shí)現(xiàn)三維產(chǎn)品模型的虛擬裝配，最終成形效果。 5）、工程制圖 工程制圖模塊用于繪制和編輯能指導(dǎo)產(chǎn)品加工、制造的工程圖。通過CAD系統(tǒng)能夠?qū)⑺ǖ娜S模型直接生成二維平面視圖，并使三維模型的特征尺寸在二維工程圖上自動(dòng)生成和標(biāo)注。1.2.4圖形軟件標(biāo)準(zhǔn) 圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)是一組由標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布實(shí)施的、通用的、獨(dú)立于設(shè)備的圖形系統(tǒng)軟件包，它提供圖形描述、圖

18、形輸入輸出接口和應(yīng)用程序等功能，使應(yīng)用軟件更易于在各系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)資源共享，使CAD系統(tǒng)的集成更易于實(shí)現(xiàn)。按圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)的功能及在系統(tǒng)中的地位來分，目前常用的圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)可分為以下三個(gè)層次：1、圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 圖形系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化可實(shí)現(xiàn)圖形應(yīng)用程序在源程序級(jí)的可移植性。常用的圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)有GKS和PHIGS。 GKS是“圖形核心系統(tǒng)”（Graphic Kernel System）的簡(jiǎn)稱，是一個(gè)為應(yīng)用程序服務(wù)的基本圖形系統(tǒng)。它是圖形功能接口的標(biāo)準(zhǔn)，它提供了應(yīng)用程序和一組圖形輸入、輸出設(shè)備之間的功能性接口。 GKS是二維圖形標(biāo)準(zhǔn)，GKS-3D是在GKS基礎(chǔ)上擴(kuò)充而成的三維圖形標(biāo)準(zhǔn)。 PHIGS是“程序員層次

19、交互式圖形系統(tǒng)”（Programmers Hierarchical Interactive Graphics System）的簡(jiǎn)稱它是為應(yīng)用程序員提供的控制圖形設(shè)備的圖形軟件系統(tǒng)接口及動(dòng)態(tài)修改和繪制顯示圖形數(shù)據(jù)的手段。GKS標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于和圖形生成有關(guān)的內(nèi)容，對(duì)應(yīng)用對(duì)象幾何模型的構(gòu)造能力有限。2、CAD系統(tǒng)間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn) 為滿足數(shù)據(jù)信息在不同CAD/CAM系統(tǒng)與企業(yè)之間交換和共享，實(shí)現(xiàn)多種異構(gòu)系統(tǒng)的集成，必須以可靠的數(shù)據(jù)交換技術(shù)為基礎(chǔ)，建立各系統(tǒng)軟件都應(yīng)遵守的數(shù)據(jù)交換規(guī)范，要求有統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換模型，需制定統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。常用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)有：DXF文件格式、IGE

20、S文件格式和STEP標(biāo)準(zhǔn)等。另外，還有基于XLM建立的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。 DXF文件格式。 DXF文件的圖形數(shù)據(jù)交換格式是一種中性的圖形數(shù)據(jù)交換文件格式，用于外部程序與圖形系統(tǒng)或不同圖形系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可讀性好、易于被其他應(yīng)用程序處理，被廣泛應(yīng)用 。IGES文件格式。 IGES是“初始圖形交換規(guī)范”（Initial Graphics Exchange Specification）的簡(jiǎn)稱。它建立了用于產(chǎn)品定義的數(shù)據(jù)表示方法與通信信息結(jié)構(gòu)，目的是定義不同CAD系統(tǒng)間幾何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的交換格式，在不同的CAD/CAM系統(tǒng)之間交換產(chǎn)品數(shù)據(jù)。 STEP標(biāo)準(zhǔn)。 STEP是“產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)

21、”（Standard for Exchange Product Data）的簡(jiǎn)稱。該標(biāo)準(zhǔn)可建立包括產(chǎn)品整個(gè)生命周期的、完整的、語意一致的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，支持零件及裝配件。應(yīng)用XML建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。 XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）為數(shù)據(jù)表達(dá)提供了一種與平臺(tái)無關(guān)的格式 。消除特定數(shù)據(jù)格式造成的系統(tǒng)集成與信息共享屏障，為產(chǎn)品信息模型的規(guī)范化和產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的一致性提供了保證。3、圖形子功能程序和圖形輸入輸出設(shè)備之間的接口標(biāo)準(zhǔn)CGM。 CGM是“計(jì)算機(jī)圖形元文件”（Computer Graphics Metafile）的簡(jiǎn)稱，是ISO的國際標(biāo)準(zhǔn)。 CGM采用高效率的圖形編碼方法，規(guī)定了存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)的格式，

22、能適用于不同的圖形系統(tǒng)和圖形設(shè)備。CGI。 CGI是“計(jì)算機(jī)圖形接口”（Computer Graphics Interface）的簡(jiǎn)稱，是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口標(biāo)準(zhǔn) 。采用CGI標(biāo)準(zhǔn)，無論是應(yīng)用程序還是圖形支撐軟件均可實(shí)現(xiàn)在不同設(shè)備配置之間的可移植性。 1.2.5 CAD系統(tǒng)軟硬件選用原則 1、CAD系統(tǒng)的硬件選用原則 應(yīng)以用戶的使用目的和具備條件（包括經(jīng)費(fèi)、人員技術(shù)水平等）為前提，以制造商提供的性能指標(biāo)為依據(jù)，以性能價(jià)格比及其適用程度為基本出發(fā)點(diǎn)，綜合考慮各方面因素加以決策。具體應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮。 系統(tǒng)功能 系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)展能力 系統(tǒng)的開放性和可移植性 良好的性能價(jià)格比 系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性與服

23、務(wù)質(zhì)量 2、CAD系統(tǒng)的軟件選用原則 選擇理想的CAD軟件應(yīng)主要考慮以下因素： 系統(tǒng)功能與能力配置 與硬件的匹配性 軟件的性能價(jià)格比 開放性 二次開發(fā)能力和環(huán)境 可靠性1.2.6現(xiàn)代CAD軟件的主要技術(shù)特點(diǎn) 1、 參數(shù)化建模技術(shù) 參數(shù)化建模（parametric modeling）是指在保持原有模型約束條件不變的基礎(chǔ)上，通過改變模型尺寸、驅(qū)動(dòng)模型變化，以獲得新的模型。因此，“約束（constraint）” 和“尺寸驅(qū)動(dòng)（dimension driving）”是參數(shù)化建模的兩個(gè)核心技術(shù)?！凹s束”是對(duì)模型幾何元素位置和相對(duì)位置關(guān)系的限制；“尺寸驅(qū)動(dòng)”是指當(dāng)尺寸值變化時(shí)，模型隨之變化以達(dá)到新的尺寸值

24、，從而獲得新的模型?？梢?，約束是參數(shù)化建模的基礎(chǔ)和保證，尺寸驅(qū)動(dòng)是參數(shù)化建模的動(dòng)力。如圖1.3所示是一個(gè)燕尾槽的參數(shù)化模型，模型約束列在燕尾槽截面草圖上。改變模型上的各種尺寸值，就可以生成不同的燕尾槽模型。 圖1.3 燕尾槽參數(shù)化模型80120602080802、基于特征的建模技術(shù) 基于特征的建模技術(shù)涉及兩個(gè)重要概念：特征，組合。特征：具有一定形狀的幾何體，是構(gòu)成復(fù)雜模型的基本幾何模型。組合：特征的累積方式。常見組合方式有并、差、交集布爾運(yùn)算 ?；谔卣鞯慕⑷魏稳S模型視為一系列特征的組合。無論模型如何復(fù)雜，都可以通過一定數(shù)量的特征按照一定方式組合而成。圖1.4給出了一個(gè)螺釘基于特征的建模

25、過程。 圖1.4 基于特征的建模過程 加減3、全數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù) 20世紀(jì)90年代初，SDRC公司提出了“主模型（master model）”概念 。主模型是指CAD系統(tǒng)中的各個(gè)功能模塊均采用一個(gè)統(tǒng)一或單一的數(shù)據(jù)模型，用于集中存儲(chǔ)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所有模塊需要和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都來自或存放在該模型中。圖1.5為主模型和各個(gè)模塊的關(guān)系圖。圖1.5 主模型和各個(gè)模塊的關(guān)系圖 功能1功能2功能3功能n主模型 當(dāng)主模型發(fā)生變化時(shí)，模塊數(shù)據(jù)會(huì)隨之變化；反之亦然。這種數(shù)據(jù)相關(guān)稱為雙向相關(guān)。一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)變化會(huì)通過主模型自動(dòng)反映到其它模塊，這就實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊數(shù)據(jù)的相關(guān)，這種所有模塊數(shù)據(jù)均具有的相關(guān)性稱為全數(shù)據(jù)相關(guān)。幾何模

26、型產(chǎn)品裝配工程制圖機(jī)構(gòu)分析有限元分析數(shù)控編程圖1.6 全數(shù)據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖4、智能導(dǎo)航技術(shù) 所謂“智能”，是指CAD系統(tǒng)能夠自動(dòng)理解和判斷人的設(shè)計(jì)意圖，從而引導(dǎo)和幫助設(shè)計(jì)人員快速、準(zhǔn)確定位到需要的點(diǎn)或選擇到需要的對(duì)象。通常具有以下功能：自動(dòng)捕捉現(xiàn)有幾何元素的特征點(diǎn) ，自動(dòng)生成約束 ，自動(dòng)顯示可供選擇的對(duì)象。 圖1.7 自動(dòng)捕捉現(xiàn)有幾何元素特征點(diǎn) 圖1.8 自動(dòng)約束生成線段中心切點(diǎn)圓弧中心圓心HTTVTTV端點(diǎn)交點(diǎn)（a）（b）L1L111V圖1.9 對(duì)象選擇導(dǎo)航技術(shù)高亮顯示將被選中的表面高亮顯示將被選中的表面1.2.7 典型CAD軟件簡(jiǎn)介公司名稱CAD產(chǎn)品名稱主要模塊及功能硬、軟件平臺(tái)Autod

27、esk(美國)AutoCADInventor主要用于二維圖形設(shè)計(jì)與繪圖這是一個(gè)以裝配為中心的三維設(shè)計(jì)與基于特征的實(shí)體建模系統(tǒng)。其特點(diǎn)是采用了自適應(yīng)造型技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)通過Web合作的大型裝配微機(jī)工作站W(wǎng)indowsWindows NTPTC(美國)Pro/Engineer CAXA電子圖版Pro/Engineer特征參數(shù)化建模，大型部件裝配，基于Web零件庫Pro/Mechanica結(jié)構(gòu)、熱、運(yùn)動(dòng)、疲勞、溯流等分析，動(dòng)畫仿真Pro/Desktop概念設(shè)計(jì)Pro/Moldesign模具設(shè)計(jì)微機(jī)工作站W(wǎng)indowsWindows NTUNIXUGSPLM軟件公司（原UGS）(屬西門子公司)UG NX（

28、Unigraphics）三維建模（特征、自由曲面）裝配設(shè)計(jì)工程繪圖線路設(shè)計(jì)鈑金設(shè)計(jì)微機(jī)工作站W(wǎng)indowsWindows NTUNIXI-DEAS NX Series三維建模、曲面造型裝配設(shè)計(jì)工程繪圖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)微機(jī)工作站W(wǎng)indowsWindows NTUNIXSolid Edge三維造圖二維繪圖裝配設(shè)計(jì)微機(jī)WindowsDassault(法國)CAITA機(jī)械設(shè)計(jì)（特征建模、變量設(shè)計(jì)、工程繪圖、裝配設(shè)計(jì)）曲面設(shè)計(jì)有限元分析微機(jī)工作站W(wǎng)indowsWindows NTUNIX1.3 CAD技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用1.3.1 CAD技術(shù)在汽車業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域 CAD技術(shù)廣泛用于汽車領(lǐng)域，帶來了汽車設(shè)計(jì)、

29、生產(chǎn)方式的新變革。CAD技術(shù)在汽車業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在汽車整車及零部件行業(yè)，CAD技術(shù)在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用不僅涉及到機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且涉及到電氣與電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)與電氣設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)之間相互聯(lián)系。 1.3.2國外汽車行業(yè)CAD技術(shù)應(yīng)用情況 汽車工業(yè)有技術(shù)密集度高、設(shè)計(jì)要求高等特點(diǎn)，尤其適合CAD系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。 現(xiàn)在，幾乎所有汽車公司都采用CAD技術(shù)，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，已成為評(píng)價(jià)各國汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。1.3.3我國制造業(yè)和汽車行業(yè)CAD技術(shù)應(yīng)用情況 我國從上世紀(jì)70年代開始研究和推廣CAD，取得了一些成績(jī)，使得CAD技術(shù)在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。但

30、我國CAD軟件自主研發(fā)術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家之間存在較大差距，國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)和公司推出的CAD系列軟件的應(yīng)用不廣泛，尤其在CAD系統(tǒng)集成方面還是剛剛起步，汽車設(shè)計(jì)的CAD應(yīng)用水平還很不平衡。1.3.4我國制造業(yè)和汽車企業(yè)應(yīng)如何應(yīng)用CAD技術(shù) 實(shí)現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)從技術(shù)層面上說，就是應(yīng)用CAD技術(shù)來實(shí)施成組技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、模塊化技術(shù)，以及其他先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。為此，制造業(yè)和汽車企業(yè)的CAD應(yīng)用必須做好以下工作：CAD技術(shù)的應(yīng)用必須與先進(jìn)的設(shè)計(jì)、制造理論和方法相結(jié)合；必須進(jìn)行企業(yè)CAD應(yīng)用的二次開發(fā)；在汽車整車和機(jī)械零部件的產(chǎn)品開發(fā)中推廣運(yùn)用同步工程方法和平臺(tái)化戰(zhàn)略。1.4 Pro/Engineer

31、軟件概述1.4.1 Pro/Engineer的特點(diǎn) Pro/Engineer是美國參數(shù)技術(shù)公司(PTC)的一款非常優(yōu)秀的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件，成為全世界最普及3D CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件。作為PTC公司的旗艦產(chǎn)品，其參數(shù)化、全相關(guān)、基于特征的設(shè)計(jì)思想改變了工業(yè)三維設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)觀念，帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。 Pro/Engineer機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域包括：零件設(shè)計(jì)、工程圖制作、鈑金設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)等。在各種工業(yè)企業(yè)中廣泛應(yīng)用。 Pro/Engineer軟件有以下主要特點(diǎn)： 1、數(shù)據(jù)管理 Pro/Engineer可對(duì)PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件進(jìn)行訪問，這樣用戶可控制數(shù)據(jù)并能夠充分利用并行

32、工程環(huán)境。 2、三維實(shí)體造型 三維實(shí)體造型可以將使用者的設(shè)計(jì)概念以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)出來，隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、重量、慣性矩等屬性，解決復(fù)雜產(chǎn)品之間的干涉，提高效率，降低成本 。它避免了傳統(tǒng)二維模式點(diǎn)、線、面設(shè)計(jì)的不足。如圖1.1所示。 圖1.1 三維實(shí)體造型與二維設(shè)計(jì)3、基于特征的建模 Pro/Engineer是一個(gè)基于特征的實(shí)體建模工具，以特征作為組成模型的基本單元，實(shí)體模型是通過特征完成設(shè)計(jì)的，即實(shí)體模型是特征的疊加。例如，可以通過使用拉伸特征生成零件主體，使用切除材料等特征形成最終的零件，如圖1.2所示。 圖1.2 使用特征創(chuàng)建的模型4、參數(shù)化設(shè)計(jì) 參數(shù)化設(shè)計(jì)（也叫

33、尺寸驅(qū)動(dòng)）是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，它可以使CAD系統(tǒng)具有交互式與自動(dòng)繪圖功能。如圖1.3所示，在沒有使用關(guān)系式改變陣列數(shù)量時(shí)方塊特征位置保持不變（見圖1.3（b），使用關(guān)系式改變方塊特征的數(shù)量后特征始終保持均勻分布。（見圖1.3（c） (a)(b)(c)圖1.3 參數(shù)化特點(diǎn)的體現(xiàn)（a）特征的陣列 （b）未施加約束改變陣列數(shù)量 （c）施加特征均布的關(guān)系式5、全相關(guān)性 Pro/Engineer中所有模塊都是完全關(guān)聯(lián)的，而且采用單一的數(shù)據(jù)管理。如創(chuàng)建的三維模型可隨時(shí)產(chǎn)生二維工程圖，并自動(dòng)標(biāo)注尺寸，而且它們之間具有雙向關(guān)聯(lián)的特征。圖1.4中通過修改零件的閥桿尺寸，裝配零件自動(dòng)更新。閥桿的原

34、始尺寸閥桿更新后的尺寸原始的裝配體更新后的裝配體圖1.4 相關(guān)性特點(diǎn)6、系列化設(shè)計(jì) Pro/Engineer能夠依據(jù)創(chuàng)建的原始模型，通過族表改變模型組成對(duì)象的數(shù)量或尺寸參數(shù)，建立系列化的模型，能夠有效地提高工作效率，達(dá)到事半功倍的作用。另外，應(yīng)用此系列化特點(diǎn)可以建立國家標(biāo)準(zhǔn)零件，如圖1.5所示。 圖1.5 系列化特點(diǎn)7、在裝配圖中構(gòu)建實(shí)體模型 在Pro/Engineer軟件里面可根據(jù)已建好的實(shí)體模型，在裝配圖中利用其特征（平面，曲面或軸線）作為基準(zhǔn)，直接構(gòu)建新的實(shí)體模型。通過這種方法建立的實(shí)體模型便于裝配，可在系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)下完成裝配。 1.4.2 Pro/Engineer的功能及主要模塊 Pr

35、o/Engineer采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)等，而不必安裝或使用所有模塊。其中，基本部分包括Pro/Engineer軟件包和Pro/Assembly 模塊，選用部分包括Pro/Cabling、Pro/Develop、Pro/Interface等。 1.4.3 Pro/Engineer Wildfire3.0中文版的界面組成特征操控面板信息提示區(qū)設(shè)計(jì)繪圖區(qū)特征工具欄過濾器瀏覽器導(dǎo)航欄工具欄菜單欄圖1.6 工作界面窗口Pro/Engineer Wildfire3.0中文版的操作界面可分為菜單欄、工具欄、瀏覽器等常規(guī)的界面元素，以及特征工具

36、欄、特征操控面板和導(dǎo)航欄等與實(shí)體建模過程緊密相關(guān)的界面元素。 1、常規(guī)界面元素 常規(guī)界面元素主要包括菜單欄、工具欄、繪圖區(qū)等 菜單欄 表1.2為菜單欄各命令選項(xiàng)說明 工具欄 Pro/Engineer有兩種工具欄：標(biāo)準(zhǔn)工具欄和特征工具欄。 瀏覽器 Pro/Engineer的內(nèi)嵌瀏覽器支持HTTP和FTP文件訪問，可為用戶訪問及共享網(wǎng)絡(luò)資源提供方便。 信息提示區(qū) 在操作過程中，相關(guān)的信息會(huì)顯示在該區(qū)域中，如特征常見步驟提示、警告信息、出錯(cuò)信息、結(jié)果和數(shù)值輸入等。 名 稱說 明文件對(duì)文件進(jìn)行操作，如建立新文件、保存、重命名、打印、不同文件格式的導(dǎo)入等編輯鏡像、復(fù)制、投影、陣列表、修剪、設(shè)計(jì)變更、刪除

37、、動(dòng)態(tài)修改等視圖模型顯示設(shè)置與視角控制插入用戶常用其插入特征分析幾何性質(zhì)（如距離、面積、體積）的測(cè)量，質(zhì)量等物理性質(zhì)的分析，曲線和曲面的屬性分析信息實(shí)體模型的各種相關(guān)信息應(yīng)用程序包含鈑金、逆向工程、有限單元分析、加工后處理、會(huì)議等不同模塊工具包括關(guān)系、參數(shù)、程序、族表及工作環(huán)境與其他功能窗口對(duì)模型窗口進(jìn)行管理幫助提供在線幫助功能表1.2菜單欄各命令選項(xiàng)說明 過濾器 可以通過設(shè)置過濾器來選擇需要的對(duì)象類型 。 繪圖區(qū) 在此區(qū)域用戶可以通過視圖操作進(jìn)行模型的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放和選取，執(zhí)行編輯和變更操作。 2、特征操控面板 特征操控面板主要用于特征創(chuàng)建和變更操作，與特征工具欄配合使用，可以輕松地控制特

38、征的生成，動(dòng)態(tài)地展示特征的生成過程。旋轉(zhuǎn)特征的特征操控面板如圖1.7所示。主設(shè)定區(qū)確認(rèn)區(qū)擴(kuò)展選項(xiàng)區(qū)圖1.7 旋轉(zhuǎn)特征的特征操控面板 擴(kuò)展選項(xiàng)區(qū)中的選項(xiàng)因使用的特征不同而不同，一般都包含“選項(xiàng)”和“屬性” 。單擊“選項(xiàng)”按鈕，彈出特征編輯窗口，如圖1.8（a）所示，在此窗口中可以設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度；單擊“屬性”按鈕，可以設(shè)定特征的名稱，如圖1.8（b）所示；單擊按鈕會(huì)出現(xiàn)特征的相關(guān)說明。（a） （b） 圖1.8 選項(xiàng)編輯和屬性1.4.4 Pro/Engineer軟件的操作流程和建模過程 Pro/Engineer軟件的基本操作流程如下： 啟動(dòng)Pro/Engineer軟件。 新建一個(gè)文件或打開已有的文件。

39、 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，選擇要進(jìn)入的相關(guān)模塊，如三維實(shí)體建模、工程圖制圖、組件設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)分析等模塊。 進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作，如坐標(biāo)系、層樹、配置文件或系統(tǒng)環(huán)境等的設(shè)置，為具體的設(shè)計(jì)指定相應(yīng)的參數(shù)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)操作。 隨時(shí)注意零部件參數(shù)的正確性，如有必要，對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行修改。 保存相應(yīng)的文件，并退出系統(tǒng)。 以圖1.9所示的軸類零件為例就實(shí)體零件的建模步驟作簡(jiǎn)要說明。該軸類零件的建模用到了二維草圖繪制、旋轉(zhuǎn)主體特征、拉伸特征、孔特征和倒角特征等的創(chuàng)建。該軸類零件具體的建模步驟如圖1.10所示。以圖1.9所示的軸類零件為例就實(shí)體零件的建模步驟作簡(jiǎn)要說明。該軸類零件的建模用到了二維草圖繪

40、制、旋轉(zhuǎn)主體特征、拉伸特征、孔特征和倒角特征等的創(chuàng)建。該軸類零件具體的建模步驟如圖1.10所示。圖 1.9 軸類零件圖 新建零件文件創(chuàng)建二維草繪圖形創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)主體特征創(chuàng)建拉伸切除特征創(chuàng)建孔特征創(chuàng)建倒角特征 1.10 零件建模流程1.4.5 使用Pro/Engineer軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技巧 為提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，在使用Pro/Engineer軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意掌握以下技巧： 熟練掌握和正確使用族表。 熟練掌握和正確使用模型樹。 熟練掌握和正確使用層樹。 小 結(jié) 本章第1節(jié)著重介紹了現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容、特點(diǎn)，CAD、CAE、CAM、CAPP的概念以及CAD與CAE、CAM、CAPP的關(guān)

41、系，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，CAD技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史及發(fā)展趨勢(shì)，汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)CAD的工作過程等內(nèi)容。 第2節(jié)著重介紹了CAD系統(tǒng)的軟、硬件組成，CAD軟件系統(tǒng)主要功能模塊，CAD系統(tǒng)的三種配置形式和三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖形軟件的常用標(biāo)準(zhǔn)，CAD系統(tǒng)的軟、硬件選用原則，現(xiàn)代CAD軟件的技術(shù)特點(diǎn)和常用的CAD軟件等內(nèi)容。 第3節(jié)簡(jiǎn)要介紹了CAD技術(shù)在汽車行業(yè)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域，國外汽車行業(yè)CAD技術(shù)應(yīng)用情況，我國制造業(yè)和汽車行業(yè)CAD技術(shù)應(yīng)用情況以及我國制造業(yè)和汽車企業(yè)應(yīng)如何應(yīng)用CAD技術(shù)等內(nèi)容。 第4節(jié)主要以Pro/Engineer Wildfire3.0中文版為例簡(jiǎn)要介紹了Pro/Engineer軟件的特點(diǎn)

42、、功能及主要模塊，Pro/Engineer軟件的界面組成，使用Pro/Engineer軟件的操作流程、建模過程及產(chǎn)品設(shè)計(jì)技巧等內(nèi)容。 通過本章的學(xué)習(xí)，可以掌握CAD的一些基本概念、CAD系統(tǒng)的基本組成、汽車CAD技術(shù)必要的理論和知識(shí)以及Pro/Engineer軟件的基礎(chǔ)知識(shí)，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。習(xí) 題1.簡(jiǎn)要敘述現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容和特點(diǎn)。2.簡(jiǎn)要敘述CAD、CAE、CAM、CAPP的基本含義，并說明CAD與CAE、CAM、CAPP的關(guān)系。3.簡(jiǎn)要敘述CAD技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。4.簡(jiǎn)要敘述汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)CAD 的基本工作過程。5.CAD系統(tǒng)的硬件有哪些？如何選用？6.你見過哪些CAD

43、商品軟件，它們有哪些模塊，功能如何？如何選用？7.CAD系統(tǒng)的基本配置形式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有哪些？8.簡(jiǎn)要敘述常用的圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用情況。9.現(xiàn)代CAD軟件的技術(shù)特點(diǎn)如何？常用的CAD軟件有哪些？10.簡(jiǎn)要敘述CAD技術(shù)在汽車行業(yè)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用情況。11.我國制造業(yè)和汽車企業(yè)應(yīng)如何應(yīng)用CAD技術(shù)?12.簡(jiǎn)要敘述Pro/Engineer軟件的特點(diǎn)、功能及主要模塊。13.簡(jiǎn)要敘述Pro/Engineer軟件的操作流程和建模過程。14.簡(jiǎn)要敘述使用Pro/Engineer軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技巧。第二章 CAD技術(shù)基礎(chǔ) 2.1 CAD中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2.2 圖形處理技術(shù)基礎(chǔ) 2.3 曲線和曲面數(shù)

44、學(xué)模型 2.4 CAD建模技術(shù)基礎(chǔ) 小 結(jié) 習(xí) 題2.1 CAD中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.1.1 基本概念 數(shù)據(jù)：是對(duì)客觀事物的符號(hào)表示，是指所有能輸入到計(jì)算機(jī)中并能被計(jì)算機(jī)處理的符號(hào)的總稱。數(shù)據(jù)元素：是數(shù)據(jù)的基本單位，是數(shù)據(jù)這個(gè)集合中相對(duì)獨(dú)立的個(gè)體。數(shù)據(jù)對(duì)象：是具有相同性質(zhì)的數(shù)據(jù)元素的集合，是數(shù)據(jù)的一個(gè)子集。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來反映一個(gè)數(shù)據(jù)的內(nèi)部構(gòu)成，即一個(gè)數(shù)據(jù)由哪些成分?jǐn)?shù)據(jù)構(gòu)成，以什么方式構(gòu)成，呈什么樣的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)存在的形式。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有邏輯上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和物理上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之分。 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)：只考慮數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，它獨(dú)立于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)，通常所說的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指邏輯結(jié)構(gòu)。常見的數(shù)

45、據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)有線性表、數(shù)組、棧與隊(duì)列、樹與二叉樹。 數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)：也稱為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，反映數(shù)據(jù)元素和他們之間的關(guān)系在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)安排。常見的物理結(jié)構(gòu)有順序結(jié)構(gòu)和鏈表結(jié)構(gòu)。 圖2.1 汽車的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性結(jié)構(gòu)非線性結(jié)構(gòu)線性表樹與二叉樹棧圖與網(wǎng)隊(duì)列數(shù)組串表2.1 常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2.1.2 線性表 線性表是一種最常用且最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是由n個(gè)具有相同特性的數(shù)據(jù)元素組成的有限序列。 1線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)順序表。把線性表所有元素按照其邏輯順序依次存儲(chǔ)到指定存儲(chǔ)位置開始的一塊連續(xù)存儲(chǔ)空間（地址連續(xù)）中稱為順序表。假設(shè)第i（2in）個(gè)元素的存儲(chǔ)位置緊接在第i-1個(gè)元素的存儲(chǔ)位置后面。則第i個(gè)數(shù)據(jù)元

46、素的存儲(chǔ)位置為： 如表2.2所示。） 元素序號(hào)12in內(nèi)存內(nèi)容內(nèi)存地址bb+mb+(i-1)mb+(n-1)m表2.2線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖 2、線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)鏈表。 用一組任意的存儲(chǔ)單元存放表中的數(shù)據(jù)元素，由于存儲(chǔ)單元可以是不連續(xù)的，因此還要存儲(chǔ)這個(gè)元素直接前驅(qū)或直接后繼的位置。這兩種信息組成數(shù)據(jù)元素的映像稱為結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)有兩種域：存放數(shù)據(jù)元素本身的域稱為數(shù)據(jù)域；存放其直接前驅(qū)或直接后繼的域稱為指針域。指針域中存儲(chǔ)的信息稱為指針。鏈表中結(jié)點(diǎn)邏輯上相鄰未必在物理上相鄰。 1）單向鏈表 單向鏈表結(jié)點(diǎn)的指針域只有一個(gè)，通常存放直接后繼的地址。第一個(gè)元素的地址需要專門存放在指定的指針型變量中，如

47、圖2.2所示 2）雙向鏈表 雙向鏈表比單向鏈表的每個(gè)節(jié)點(diǎn)多一個(gè)指針域，存放結(jié)點(diǎn)的直接前趨的地址。即第 個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域存放第 個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址。3）循環(huán)鏈表 單向鏈表最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域是空的，將其存放第一結(jié)點(diǎn)的地址就形成了循環(huán)鏈表。將雙向鏈表的最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的next指針域存放第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址，同時(shí)將第一個(gè)結(jié)點(diǎn)last指針域存放最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址就形成了雙向循環(huán)鏈表。循環(huán)鏈表構(gòu)成一個(gè)環(huán)。 （a）非空表 （b）空表圖2.2 單向鏈表的構(gòu)造 （a）非空表 （b）空表 圖2.3 單向循環(huán)鏈表非空的循環(huán)鏈表（b）結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) （c）空表 圖2.4 雙向循環(huán)鏈表2.1.3棧 1、棧的定義 從邏輯結(jié)構(gòu)看，棧也是線性

48、表。區(qū)別在于它的運(yùn)算僅限定在線性表尾一端進(jìn)行。假定棧 則 稱為棧底元素， 為棧頂元素。進(jìn)棧的順序是出棧的順序是 。它的顯著特點(diǎn)是后進(jìn)先出，如圖2.5所示。 圖2.5 棧的邏輯結(jié)構(gòu)2.1.4 樹（樹形結(jié)構(gòu)） 圖2.6為一棵樹的結(jié)構(gòu)。A,B,L為這棵樹的12個(gè)結(jié)點(diǎn)。其中，結(jié)點(diǎn)A是樹根，稱為根結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)F、K、G、M 、J、I、L是樹葉，也稱終端結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)間的連線稱為邊。從圖中明顯地看成，除根結(jié)點(diǎn)外，每個(gè)結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)直接前趨；除終端結(jié)點(diǎn)外，每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有不只一個(gè)直接后繼；終端結(jié)點(diǎn)沒有直接后繼。結(jié)點(diǎn)的直接前趨稱為該結(jié)點(diǎn)的雙親，結(jié)點(diǎn)的直接后繼稱為該結(jié)點(diǎn)的孩子，同一雙親的孩子間稱為兄弟。樹是具有層次關(guān)

49、系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，樹的層次數(shù)量稱為樹的深度或高度。結(jié)點(diǎn)的孩子數(shù)量稱為度。樹中所有結(jié)點(diǎn)中最大的度數(shù)稱為這個(gè)樹的度數(shù)。圖2.6所示的樹，其深度為4，度數(shù)也為4.圖2.6 樹的邏輯結(jié)構(gòu) 由于樹的邏輯結(jié)構(gòu)為非線性的，所以只能采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。可采用定長(zhǎng)和不定長(zhǎng)兩種方式確定樹的結(jié)點(diǎn)。 1）定長(zhǎng)方式 以具有最大度數(shù)的結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)作為該樹所有結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)， 如圖2.7所示，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都具有相同數(shù)量的子樹域。 2）不定長(zhǎng)方式 每個(gè)結(jié)點(diǎn)增加一個(gè)存放度數(shù)的域，結(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)度隨著度數(shù)的增加而增加，如圖2.9所示。數(shù)據(jù)域子樹1地址子樹2地址子樹n地址圖2.7 定長(zhǎng)方式的結(jié)點(diǎn) 數(shù)據(jù)域 度數(shù)n 子樹1地址 子樹2地址 子樹n地址圖2.

50、8定長(zhǎng)結(jié)點(diǎn)表示的樹圖2.10 不定長(zhǎng)結(jié)點(diǎn)表示的樹2.1.5 二叉樹 1二叉樹的定義 二叉樹是由n（n0)個(gè)結(jié)點(diǎn)的有限集合，是一種不同于樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它的每個(gè)結(jié)點(diǎn)至多有兩個(gè)子樹，子樹有左右之分，不能顛倒。二叉樹的深度和度的定義與樹相同。 2.二叉樹的五種形態(tài) （1）空樹； （2）只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)的二叉樹； （3）只有左子樹的二叉樹； （4）只有右子樹的二叉樹； （5）左右子樹非空的二叉樹。 3幾種特殊的二叉樹 1）滿二叉樹 高度為h，有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹稱為滿二叉樹。圖2.12（a）為滿二叉樹，其高度為3，結(jié)點(diǎn)數(shù)為7。 2）完全二叉樹 結(jié)點(diǎn)的度數(shù)或?yàn)?，或?yàn)?的二叉樹稱為完全二叉樹，如圖2.12（a

51、）、（b） 3）順序二叉樹深度為h, 結(jié)點(diǎn)為n的二叉樹，它從1到n的序號(hào)如果與深度為h的滿二叉樹的結(jié)點(diǎn)序號(hào)一致，就稱為順序二叉樹，如圖2.12（c）。 4二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 滿二叉樹或順序二叉樹的數(shù)組存儲(chǔ)：可對(duì)各階層的結(jié)點(diǎn)由低階層到高階層，由左到右。 5二叉樹的遍歷 “二叉樹的遍歷”就是按某種次序訪問樹中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)被訪問一次且只訪問一次。二叉樹的遍歷是以遞歸的方式進(jìn)行。 （b） 圖2.12 幾種特殊的二叉樹（a） （c） 圖2.13 遍歷二叉樹 圖2.14 中序遍歷二叉樹 2.2 圖形處理技術(shù)基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)來處理各類圖形信息，并在計(jì)算機(jī)控制下，由圖形輸出設(shè)備來完成

52、繪圖工作。計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)包含多種幾何信息處理方法，如幾何元素和圖形的生成方法、圖形變換、圖形的消隱與裁剪、實(shí)體表示理論及拼合算法、真實(shí)感圖形的生成等。2.2.1 圖形變換 圖形變換一般是指將圖形的幾何信息經(jīng)過幾何變換后產(chǎn)生新的圖形?；镜膸缀巫儞Q研究物體坐標(biāo)在直角坐標(biāo)系內(nèi)的平移、旋轉(zhuǎn)和放大（縮?。┑囊?guī)律。 按照坐標(biāo)的維數(shù)不同，幾何變換可分為二維幾何變換和三維幾何變換兩大類。對(duì)于可用參數(shù)表示的曲線、曲面等圖形的變換，一般通過對(duì)其參數(shù)方程做變換來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)圖形的變換，而不是逐點(diǎn)進(jìn)行變換。1二維圖形的幾何變換。1）基本變換 （1）平移（Translation）：平移變換的公式為： 圖2.15 平

53、移 （2）旋轉(zhuǎn)（Rotation）：任意一點(diǎn)（ ），那么，繞 （ ）點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)的公式為：圖2.16 旋轉(zhuǎn)（繞原點(diǎn) ）（3）變比(Scaling)：變比是使對(duì)象按比例因子(Sx, Sy)放大或縮小的變換(圖2.17)。變比計(jì)算公式為：圖2.17 變比2）變換矩陣上述三種基本變換公式都可以表示為33的變換矩陣和齊次坐標(biāo)相乘的形式 （1） 平移的矩陣運(yùn)算表示為：簡(jiǎn)記為 。其中 ， ， ，表示平移矩陣。 （2）旋轉(zhuǎn)的矩陣運(yùn)算表示為：簡(jiǎn)記為 ，其中 表示旋轉(zhuǎn)矩陣。（3）變比的矩陣運(yùn)算表示為：簡(jiǎn)記為 ，其中 表示變比矩陣。 3）組合變換 一個(gè)比較復(fù)雜的變換需要連續(xù)進(jìn)行若干個(gè)基本變換才能完成。這種由多種基本變

54、換組合而成的變換成為組合變換，相應(yīng)的變換矩陣叫做組合變換矩陣。采用組合變換矩陣，大大節(jié)省了坐標(biāo)乘法所耗費(fèi)的運(yùn)算時(shí)間。 以平面圖形繞任意點(diǎn)( )旋轉(zhuǎn) 角換為例，應(yīng)進(jìn)行如下3次變換： 由上述三式可得令 ，則有 2三維圖形的幾何變換 三維圖形的平移變換可參照二維圖形的類似變換完成。1）旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)分為三種基本旋轉(zhuǎn)，即繞z軸旋轉(zhuǎn)、繞x軸旋轉(zhuǎn)、繞y軸旋轉(zhuǎn)。在下述旋轉(zhuǎn)變換公式中，設(shè)旋轉(zhuǎn)的參考點(diǎn)在所繞的軸上，繞軸轉(zhuǎn)角，方向是從軸所指處往原點(diǎn)看的逆時(shí)針方向（圖2.19（a），（b）。 （a）繞z軸旋轉(zhuǎn) （b）繞x軸旋轉(zhuǎn)圖2.19 三維空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)變換（1）繞z軸旋轉(zhuǎn)的公式為： 矩陣運(yùn)算的表達(dá)式為： 簡(jiǎn)記為。（2）

55、繞x軸旋轉(zhuǎn)的公式為：矩陣運(yùn)算的表達(dá)式為： 簡(jiǎn)記為。（3）繞軸旋轉(zhuǎn)的公式為： 矩陣運(yùn)算的表達(dá)式為： 簡(jiǎn)記為 2）變比 設(shè) 、 、 是物體在各坐標(biāo)軸方向的比例變化量，則有公式矩陣運(yùn)算的表達(dá)式為：變換簡(jiǎn)記為 相對(duì)于某個(gè)非原點(diǎn)參數(shù)點(diǎn)（）進(jìn)行固定點(diǎn)變比變換 是通過如下組合變換實(shí)現(xiàn)的：3 投影變換 若將三維物體描繪在二維平面上，必須對(duì)三維物體投影。把三維物體變換為二維圖形表示的過程稱為投影變換。投影在觀察坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行，投影的要素除投影對(duì)象、投影面外，還有投影線。按照投影線角度的不同，有兩種基本的投影方法，分類如下：平行投影投影透視投影正平行投影斜平行投影正投影正軸測(cè)投影正等側(cè)正二側(cè)正三側(cè)斜等側(cè)斜二側(cè)一點(diǎn)透

56、視二點(diǎn)透視三點(diǎn)透視1）平行投影變換 平行投影是指使用一組平行投影線將三維對(duì)象投影到投影平面上去，如圖2.20所示。圖中，F(xiàn)為投影平面， 為三維直線， 是 在F上的投影，虛線表示投影線，O是投影中心。由平行投影方法表現(xiàn)三維對(duì)象的圖，稱為正視圖和軸測(cè)圖。 (a)平行投影 (b)透視投影圖2.20 基本投影方法 2）透視投影變換 透視投影是指使用一組由投影中心產(chǎn)生的放射投影線，將三維對(duì)象投影到投影平面上去，如圖2.20所示。由透視投影方法表現(xiàn)三維對(duì)象的圖，稱為透視圖。 2.2.2 坐標(biāo)系與坐標(biāo)變換 在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，為了通過顯示設(shè)備來考察幾何物體的特性，引入了一系列顯示、輸出的坐標(biāo)系統(tǒng)。 （1）世界

57、坐標(biāo)系(World Coordinate System，簡(jiǎn)稱WCS)。一般與用戶定義形體和圖素的坐標(biāo)系一致，用于定義用戶整個(gè)圖形的范圍。 （2）局部坐標(biāo)系（Local Coordinate System，簡(jiǎn)稱LCS）。主要為考察物體方便，獨(dú)立于世界坐標(biāo)系來定義物體幾何特性。 （3）觀察坐標(biāo)系（Viewing Coordinate System，簡(jiǎn)稱VCS）。觀察坐標(biāo)系通常以視點(diǎn)的位置為原點(diǎn)，通過用戶指定的一個(gè)向上的觀察矢量來定義整個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，缺省狀態(tài)為左手坐標(biāo)系。 （4）設(shè)備坐標(biāo)系( DeviceCoordinates System，簡(jiǎn)稱DCS)。與一個(gè)圖形設(shè)備相關(guān)的坐標(biāo)系叫設(shè)備坐標(biāo)系。如顯示

58、屏就是以分辨率為坐標(biāo)單位，坐標(biāo)原點(diǎn)常定義在左上角。 （5）規(guī)格化的設(shè)備坐標(biāo)系（Normalized Device Coordinate System，簡(jiǎn)稱NDCS）。由于用戶的圖形定義在用戶坐標(biāo)系內(nèi)，而圖形的輸出則定義在設(shè)備坐標(biāo)系內(nèi)，因此它依賴于具體的圖形設(shè)備。 2.2.3 圖形裁剪 決定圖形的哪部分在窗口內(nèi)，哪部分在窗口外，這樣的一個(gè)過程就稱為對(duì)圖形的裁剪，它是在窗口內(nèi)確定可見圖形部分的一種處理過程。對(duì)一個(gè)圖形的裁剪過程實(shí)際上就是逐個(gè)判定構(gòu)成圖形的基本圖形元素裁剪問題是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本問題之一。 平面上的圖形受該平面上的矩形窗口的裁剪稱為二維裁剪，通常窗口是由圖2.22中參數(shù) ， ， 和

59、所決定的。 1點(diǎn)的裁剪 點(diǎn)的裁剪是最簡(jiǎn)單的一種，但它是裁剪其他元素的基礎(chǔ)。點(diǎn)P為可見的充分必要條件是其坐標(biāo)滿足以下不等式：圖2.22 矩形裁剪窗口及點(diǎn)的可見性圖2.23 線段的可見性2直線段的裁剪 直線段的裁剪比點(diǎn)的裁剪復(fù)雜。圖2.23表示出直線段與窗口的三種位置關(guān)系：完全可見、部分可見和完全不可見。如果是完全可見的，則輸出其已知的兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)并顯示這條直線段；如果是部分可見的，則輸出可見部分線段的兩個(gè)端點(diǎn)，并顯示這部分線段。要判別一條直線段的可見性，就要根據(jù)直線的兩個(gè)端點(diǎn)與窗口的相對(duì)位置關(guān)系分別判定。 2.2.4 圖形消隱 如要計(jì)算機(jī)顯示的三維物體充滿真實(shí)感，必須在視點(diǎn)確定后，將對(duì)象表面上不

60、可見的點(diǎn)、線、面消去。這些看不見的線和面稱之為隱藏線和隱藏面，運(yùn)用某種算法消去隱藏線或隱藏面的過程稱之為消隱，如圖2.25所示。 圖2.25 未消隱圖形的二義性 消隱問題被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的問題之一 。眾多的消隱算法可以被分成兩大類：物體空間算法和圖像空間算法。 消隱處理的主要問題：遮擋關(guān)系，排除與遮擋無關(guān)的要素，物體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的合理安排 。 消隱算法中的基本檢驗(yàn)方法 消除隱藏線、隱藏面的算法將一個(gè)或多個(gè)三維物體模型轉(zhuǎn)換成二維可見圖形，并在屏幕上顯示。無論是物體空間消隱算法還是圖像空間消隱算法都包含一些相同的基本的操作和檢驗(yàn) ：包含性檢驗(yàn)，深度檢驗(yàn)，可見性檢驗(yàn)，求交運(yùn)算，投影變換2