1.1 计算机绘图基础知识

计算机绘图系统是基于计算机的系统，由软件系统和硬件系统组成。软件是计算机绘图系统的核心，硬件则为软件的正常运行提供了基础保障和运行环境。任何功能强大的计算机绘图系统都只是一个辅助工具，系统的运行离不开使用人员的创造性思维活动。因此，使用计算机绘图系统的技术人员也属于系统组成的一部分，将软件、硬件及人这三者有效地融合在一起，是发挥计算机绘图系统强大功能的前提。

一个完整的CAD系统由科学计算、图形系统和工程数据库组成。科学计算包括有限元分析、可靠性分析、动态分析、产品的常规设计和优化设计等；图形系统包括几何造型、自动绘图、动态仿真等；工程数据库对设计过程中需要使用和产生的数据、图形、文档等进行存储和管理。

1.1.1 AutoCAD概述

美国Autodesk公司从1982年12月开始推出计算机辅助设计与绘图软件AutoCAD，从第一版AutoCAD R1.0起，经历了若干次升级，现在已经到达AutoCAD 2014。

Autodesk产品在全世界范围内有广泛的市场。Autodesk极其重视产品的推广教育，在全世界授权了上千家培训中心，每年超过几百万的学生在全世界的工科院校或培训机构接受Autodesk产品的培训。全世界有上百种AutoCAD和其他Autodesk产品的书籍在流行，有十几种关于AutoCAD和其他Autodesk产品的专业杂志在发行。

AutoCAD在我国已有十多年的应用历史，用户达到数十万，与众多领域的设计、生产、科研和教学息息相关。

1.1.2 AutoCAD主要功能

AutoCAD自1982年问世以来，每一次升级在功能上都得到了逐步增强，且日趋完善，它已成为工程设计领域中应用最为广泛的计算机辅助绘图与设计软件之一。

计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）是指利用计算机的计算功能和高效的图形处理功能，对产品进行辅助设计分析、修改和优化。它综合了计算机知识和工程设计知识的成果，并且随着计算机硬件性能和软件功能的不断提高而逐渐完善。

AutoCAD不仅具有强大的绘图功能，还具有数据库管理、Internet发布等功能。

1.绘制与编辑图形

在AutoCAD中，可以使用“绘图”工具和“修改”工具绘制3种类型的图形，即二维图形、三维图形和轴测图。

AutoCAD的“绘图”菜单中有丰富的绘图命令，包括绘制直线、构造线、多段线、圆、椭圆、矩形和多边形等基本图形，也可以将绘制的图形转换为面域并填充。如果再借助“修改”菜单中的“修改”命令，便可以绘制各种各样的二维图形。

二维绘图命令是AutoCAD的基础部分，也是实际应用较多的命令，因为无论如何复杂的二维图形，都是由点、线、圆、弧、椭圆等简单基本的图元组合而成。利用前面提到的丰富绘图命令的组合并通过一些编辑命令的修改和补充，就可以很轻松、方便地完成所需要的任何复杂的二维图形，如图1-1所示为使用AutoCAD绘制的二维图形。当然，如何快速、准确、灵活地绘制图形，关键还在于是否熟练掌握并理解了绘图命令、编辑命令的使用方法和技巧。

利用AutoCAD，不仅可以将一些二维图形通过拉伸、设置标高和厚度转换为三维图形，还可以使用“绘图”|“建模”命令中的“曲面”和“网格”子命令绘制三维曲面、三维网格、旋转曲面等曲面模型，使用“绘图”|“建模”命令中的子命令绘制圆柱体、球体、长方体等基本实体。此外，借助于“修改”菜单中的有关命令，还可以绘制各种各样的三维图形。如图1-2所示为使用AutoCAD绘制的三维图形。在三维空间中观察实体，感觉它的真实形状和构造，将有助于用户形成设计概念和设计人员之间的交流。采用计算机绘制三维图形的技术称为三维几何建模。根据建模方法及其在计算机中的存储方式的不同，三维几何建模分为线框模型、表面模型和实体模型3种。

在工程设计中，常常会遇到轴测图，它看似三维图形，实际上是二维图形。轴测图是采用一种二维绘图技术，模拟三维对象沿特定视点产生的三维平行投影效果，但在绘制方法上不同于二维图形的绘制。使用AutoCAD，可以非常方便地绘制出轴测图。在轴测模式下，可以将直线绘制成与坐标轴成30°、90°、150°等角度，将圆绘制成椭圆形。如图1-3所示为使用AutoCAD绘制的轴测图。

2.标注图形尺寸

标注尺寸是向图形中添加测量注释的过程，是整个绘图过程中不可缺少的一步。AutoCAD的“标注”菜单中包含了一套完整的尺寸标注和编辑命令，可用于在图形的各个方向上创建各种类型的标注，也可以方便、快速地创建符合行业或项目标准的标注。

标注显示了对象的测量值、对象之间的距离、角度、特征自指定原点的距离。在AutoCAD中提供了线性、半径和角度3种基本的标注类型，可以进行水平、垂直、对齐、旋转、坐标、基线或连续等标注。此外，还可以进行引线标注、公差标注和自定义粗糙度标注。标注的对象可以是二维图形或三维图形。如图1-4所示为使用AutoCAD标注的二维图形和三维图形。

3.渲染图形

在AutoCAD中，可以运用几何图形、光源和材质，将模型渲染为具有真实感的图像。如果是为了演示，可以渲染全部对象；如果时间有限，或者显示设备和图形设备不能提供足够的灰度等级和颜色，就不必精细渲染；如果只需快速查看设计的整体效果，则可以消隐或着色图像。如图1-5所示为使用AutoCAD进行的照片级光线跟踪渲染效果。

4.控制图形显示

在AutoCAD中，可以非常方便地以各种方式放大或缩小图形。对于三维图形，可以改变观察视点，从不同观看方向显示图形；也可以将绘图窗口分成多个视口，从而能够在各个视口中以不同方位显示同一图形。AutoCAD还提供三维动态观察器，可以动态地观察三维图形。

5.打印图形

AutoCAD不仅允许将所绘图形以不同样式通过绘图仪或打印机输出，还能够将不同格式的图形导入AutoCAD或将AutoCAD图形以其他格式输出。因此，当图形绘制完成之后，可以使用多种方法将其输出。例如，可以将图形打印在图纸上，或者创建成文件以供其他应用程序使用。

1.1.3 有效地使用帮助系统

在使用AutoCAD的过程中，用户不可避免地会遇到一些问题，在这种情况下，AutoCAD提供的强大帮助功能便可以发挥作用。

选择“帮助”|“帮助”命令，或者单击“标准”工具栏中的“帮助”按钮，或者按F1键，或者在命令行中输入HELP命令，都可以打开如图1-6所示的“Autodesk AutoCAD 2014帮助”对话框。

用户可以在“搜索”栏中输入需要帮助的主题关键字，单击“搜索”按钮，列表中将列出该关键字的主题，单击主题可显示相关的帮助信息。

在对话框的初始界面中，用户可以下载脱机帮助和示例文件，还可以连接到Autodesk社区、讨论组、博客和AUGI，提供一些资源文件信息。

当然，用户也可以在搜索栏中输入想要查找的主题关键字，譬如输入help，如图1-7所示，按Enter键，则弹出如图1-8所示的“Autodesk AutoCAD 2014帮助”对话框，显示与关键字相关的帮助主题，此时选中所需要的主题进行阅读即可。