第一节 计算机辅助设计
一、了解AutoCAD 2019
1.启动AutoCAD 2019
（1）通过桌面快捷方式
启动
（2）通过“开始”菜单启动
（3）通过双击与AutoCAD 2019相关联的文件启动
2.AutoCAD 2019的工作界面
◆AutoCAD 2019的开始界面如下图所示。
开始界面
◆AutoCAD 2019的操作界面如下图所示。
操作界面
3.AutoCAD简介
AutoCAD从最早的V1.0版发展到现在的2019版，经过了数十次的改版，现在的AutoCAD功能强大，界面美观，而且更易于用户的操作。AutoCAD 2008之前版本界面没有本质变化，但Autodesk公司对AutocAD 2009的界面做了很大调整，由原来工具条和菜单栏的结构变成了菜单栏和选项卡的结构。从AutoCAD 2010开始加入了参数化功能。AutoCAD 2013增加了Autodesk 360和BIM 360功能，AutoCAD 2014增加了从三维转换二维图的功能，AutoCAD 2016增加了智能标注功能。随着AutoCAD的发展，性能日趋稳定，功能日趋强大，AutoCAD已经成为计算机辅助绘图中使用最广泛的软件之一。
AutoCAD 2019的默认界面如下图所示。
默认界面
AutoCAD 2019的经典界面如下图所示。
经典界面
4.AutoCAD的基本功能
AutoCAD具有广泛的适用性，具有以下基本功能。
（1）绘制机械工程图、建筑工程图
AutoCAD能快速创建和编辑图形，并可以标注和定制样式，加之绘图的准确性无与伦比，所以被全球工程领域确定为工程制图的首选软件。
（2）绘制几何图形、概念模型、地图、导向图等平面图形
AutoCAD绘图非常准确快捷，图形元素之间垂直、平行等关系很容易准确确定，更有轴测图功能，可以精确表达立体结构。
（3）创建和渲染三维效果图
AutoCAD可以精确创建3D实体及表面模型，可以运用光源、材质和雾化，将模型渲染为具有真实感的图像。
二、了解计算机辅助设计的基本知识
1.计算机辅助设计的概念
利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD（Computer Aided Design）。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、存储信息和制图等工作。
20世纪50年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术，现在，CAD技术在建筑设计、电工电子、科学研究、机械设计、软件开发、工业机器人、服装加工、出版印刷、工厂自动化、土木工程、地质勘探、文体艺术等各个领域得到了广泛应用。
2.计算机辅助设计类软件
其他计算机辅助设计类软件简要介绍如下。
（1）UG
Unigraphics NX，简称UG，由Siemens（西门子）PLM Software公司出品，用于产品造型，对产品设计和工艺设计提供虚拟验证的解决方案。
（2）Inventor
Inventor是Autodesk公司出品的一套全面的设计工具，用于创建和验证完整的数字样机，减少物理样机投入，加速概念设计到产品制造的整个流程。
（3）Fusion 360
Fusion 360是Autodesk公司新近出品的一款三维可视化CAD软件，采用较先进的直接建模技术、T样条建模技术、基于联结的装配技术、自顶向下的参数化建模技术、云端数据管理等，是非常先进的CAD软件。
（4）SolidWorks
SolidWorks是达索系统旗下SolidWorks公司出品的一款三维机械设计软件。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，最先使用了Windows OLE技术、直观式设计技术。
（5）Creo
Creo是美国PTC公司于2010年推出的CAD设计软件包，整合了PTC公司的三个软件，Pro/ENGINEER的参数化技术、CoCreate的直接建模技术和ProductView的三维可视化技术。
（6）CATIA
CATIA是法国达索公司的产品，主要用于产品的风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟制造。
（7）Revit
Revit是Autodesk公司出品的一款建筑三维可视化设计软件，可帮助建筑设计师设计质量更好、能效更高的建筑。
3.正向设计与逆向设计
（1）正向设计
早期的设计师在设计产品时，先从概念设计开始（构思概念草图），手工（或CAD）绘制图纸，反复试制样机，待产品定型后，再重新绘制工程图纸，作为制造检验的技术依据。
近代设计师可利用计算机辅助设计和绘图，也可利用三维软件进行建模和数控制造。但从概念草图到设计图纸，再到产品试制定型，修改定型图纸，最后批量生产，这种设计流程不变。
以上两种传统的设计流程，我们称为正向设计。
（2）逆向设计
现代设计师利用高端CAD软件（如Inventor、UG等），通过建模、装配、机构原理仿真、物理力学性能数据采集和修正，可进行数据采集、数据处理、模型重构，产品试制过程很大程度上在计算机上完成，可大幅度节约成本和缩短设计周期。最后在数字模型的基础上，生成工程图纸。区别于传统正向设计，我们称之为逆向设计。
（3）正向、逆向设计的流程
正向设计的流程：概念设计→概念草图→样机试制→定型图纸→批量生产。
逆向设计的流程：数字样机→机构原理仿真→计算机物理、力学性能计算→数据采集、数据处理、模型重构→计算机生成工程图纸→批量生产。