计算机辅助产品设计

广东省《计算机辅助产品设计》大纲

（代码：13799）

目录

Ⅰ  性质与目标

Ⅱ  考核目标

Ⅲ  内容与考核

Ⅳ  关于大纲的说明与考核实施

附录 题型举例

Ⅰ  性质与目标

一、性质和特点

“计算机辅助产品设计”是工业设计（）的一门，它是为满足工业设计领域及相关对工业设计人才的需要而开设的。通过本的，使化了解计算机辅助设计的相关知识，为后续相关和开展设计打下必备的基础。

“计算机辅助产品设计”是一门和并重的。将探讨计算机辅助设计的概念、功能，计算机辅助设计的组成，计算机辅助设计软件的作用和基本操作。通过本的，学生能够掌握计算机辅助设计的思想、方法和，了解常用软件的场景和功能特点，能够运用计算机辅助设计的原理和合适工具，解决产品设计中遇到的各种问题。

二、目标

设置“计算机辅助产品设计”的主要目的是使掌握计算机辅助产品设计的基本方法和基本原理，了解计算机辅助设计的特点、常用软件和设计流程，熟悉参数化三维建模、设计表达、虚拟装配、产品数字化设计等内容，为今后深入开展工业产品设计设计领域的和活动打下坚实的基础。

通过本的，应达到以下目标。

1.掌握计算机辅助产品的基本、基本知识、基本技能。

2.理解计算机辅助产品的实质和本质，把握计算机辅助产品的发展趋势。

3.熟悉参数化建模的特点，了解数字产品设计的前沿与热点。

4.能够利用计算机辅助产品设计的相关和进行设计创作。

5.具备计算机辅助产品设计、加工制造、结构分析等相关领域的知识整合能力，具备创新思维。

三、与相关的联系与区别

本应具备一定的基础，具备一定的计算机软硬件基础知识和熟练的计算机操作能力，已经过机械制图，具备工程图样的看图和读图能力。同时本也是工业设计的基础课，由“计算机辅助产品设计”派生的课有“材料加工和成型工艺”、“电脑三维设计”等。

四、的重点和难点

本的重点是计算机辅助设计的内涵、和场景，包括CAD的概念和原理、CAM的概念和原理、计算机辅助设计的软硬件组成、集成方式、计算机辅助工业设计的原理、二三维表达方法等。难点是掌握和灵活运用参数化建模思想和有限元分析工具，在产品设计中合理设计产品结构，高效完成产品的多样化和系列化设计。

Ⅱ  考核目标

本大纲是“计算机辅助产品设计”的个人、和命题的依据，本的范围以本大纲所限定的内容为准。

本大纲在考核目标中，按照识记、领会和三个层次其应达到的能力层次。三个能力层次是递进关系，各能力层次的含义是：

识记：能识别和记忆有关的计算机辅助产品设计的概念及含义，并能根据考核正确地表达、选择与判断。识记是低层次的。

领会：在识记的基础上，能够理解计算机辅助产品设计的基本概念、原理及其方法，能够领悟有关术语、流程、任务的区别与联系，并且能够根据考核对计算机辅助产品设计的具体问题进行逻辑推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。领会是较高层次的。

：在理解的基础上，能运用计算机辅助产品设计的基本概念、基本原理、基本方法来分析和解决相关问题和实际问题。是高层次的。

Ⅲ  内容与考核

第一章计算机辅助设计概论

一、目的与

本章简要介绍计算机辅助设计的概念、内涵和组成。本章熟悉CAD、CAM的定义及其特点和功能，计算机辅助设计的特征、软硬件构成，及其发展历程和典型软件工具。

二、内容

1.1 CAD的内涵与功能

1.2 CAD的发展过程

1.3计算机辅助制造（CAM）

1.4 CAD的发展趋势

1.5 CAD的组成

1.6 CAD常用软件介绍

三、考核知识点与考核

（一） CAD的内涵与功能

识记：CAD的内涵；CAD的功能；线框模型；曲面模型；实体模型。

领会：CAD的优越性；图形处理；几何建模；工程分析；仿真模拟；工程数据库的与共享。

：能够根据产品设计，选取正确的CAD功能。

（二）CAD的发展过程

识记：CAD的发展过程；交互式图形；实体造型。

领会：边界表示法；实体几何构造法；混合表示法；参数化。

（三）计算机辅助制造（CAM）

识记：计算机辅助制造的概念；数控机床。

领会：计算机辅助制造的组成；CAD与CAM的联系；CAD及CAM的工作过程。

：能够分析典型CAD及CAM设备及其工作流程。

（四）CAD的发展趋势

识记：变量化设计环境；虚拟产品建模；虚拟制造；标准化CAD；互联网时代CAD。

领会：计算机辅助产品的概念设计；智能CAD；协同

：能够分析典型CAD中运用的各类。

（五）CAD的组成

识记：CAD的硬件；CAD的软件；输入输出设备。

领会：CAD的软件层次及其特点。

：能够分析典型CAD的软硬件构成。

（六）CAD常用软件介绍

识记：AutoCAD；SolidWorks；CAXA；草图；特征；工程图。

领会：常见CAD软件的基本功能。

四、本章重点、难点

本章的重点：CAD的内涵；CAD的功能；CAD的优越性；CAD的硬件组成和软件组成等。

难点：计算机辅助制造的组成；CAD与CAM的联系；CAD及CAM的工作过程。

第二章 计算机辅助工业设计

一、目的与

本章介绍计算机辅助工业设计的概念、原理和方法，主要包括基本概念和分类、发展现状、常用软件、功能、原理及其实例。

本章了解计算机辅助工业设计的概念和分类，熟悉其历史发展和现状，了解常用软件，熟悉计算机辅助工业设计的基本功能和范围。

二、内容

2.1计算机辅助工业设计的概念和分类

2.2计算机辅助工业设计的历史和现状

2.3 CAID的特点

2.4常用设计软件特点简介

2.5计算机辅助工业设计的

2.6计算机辅助工业设计的原理

2.7计算机辅助工业设计的主要内容和实例

2.8创建水壶模型

三、考核知识点与考核

（一）计算机辅助工业设计的概念和分类

识记：计算机辅助工业设计的概念。

领会：产品造型 CAID；视觉传达CAID；环境CAID

（二）计算机辅助工业设计的历史和现状

识记：计算机辅助工业设计的发展历程。

（三）CAID的特点

领会：CAID的特点。

：能够针对一个具体的CAID软件，分析其具有的特点。

（四）常用设计软件特点简介

识记：常用设计软件及其特点。

：能够比较分析几种常见CAID软件的功能和特长。

（五）计算机辅助工业设计的

识记：市场调研；结构分析；人机分析；形态分析；色彩和材质分析。

领会：计算机辅助工业设计的领域及其解决的主要问题。

：能够根据具体的设计案例，提取关键问题，提出计算机辅助工业设计实现方案。

（六）计算机辅助工业设计的原理

识记：点的构造；线的构造；曲面的构造；实体造型。

领会：布尔运算；实体的变形调整；编辑曲面。

：熟悉使用计算机辅助工业设计软件进行几何体创建和编辑的步骤。

（七）计算机辅助工业设计的主要内容和实例

识记：构思表达；二维快速表达；三维效果表达。

领会：计算机效果表达的流程。

：能够根据具体的设计案例，正确分解效果表达的流程

（八）创建水壶模型

识记：基本形体；圆角；剪切；扫描；旋转成型；阵列；渲染。

领会：创建水壶模型的步骤和流程。

：在Rhino等常用计算机辅助工业设计软件中创建水壶模型的步骤和流程。

四、本章重点、难点

本章的重点：计算机辅助工业设计的、原理和内容。

难点：计算机效果表达的流程，及其具体案例实现。

第三章参数化设计与建模

一、目的与

本章介绍参数化设计与建模，内容包括参数化设计的概念、原理、相关建模、国际标准、常用软件等，还通过实例对参数化建模的详细流程进行了阐述。通过本章，学生了解参数化建模的基本思想，理解相关术语，掌握相关标准，熟悉参数化建模软件的使用流程和特点。

二、内容

3.1参数化设计

3.2参数化建模

3.3参数化设计的国际标准

3.4 SolidWorks软件简介

3.5 创建轴承座模型

3.6 创建齿轮模型

三、考核知识点与考核

（一）参数化设计

识记：参数化设计的定义；几何约束；参数化设计的分类；参数化设计的现状及发展趋势。

领会：基于历史的模型；参数化设计的原理；参数化设计的本质和意义。

（二）参数化建模

识记：参数化模型；几何关系；程序驱动法；尺寸驱动法。

领会：Solidworks软件设计工作流；基于通用CAD的零部件参数化设计；零件参数化设计；产品级参数化建模方法。

：根据参数化建模思想，对具体产品的参数化建模过程进行规划。

（三）参数化设计的国际标准

识记：STEP标准。

（四）SolidWorks软件简介

识记：零件；装配体；工程图；

领会：基础特征；修饰特征；SolidWorks中的尺寸驱动。

：能够使用SolidWorks软件进行简单草图的尺寸驱动绘制

（五）创建轴承座模型

识记：设计树；拉伸；圆角；切除；阵列；筋特征。

领会：基准面的创建方法；添加几何约束；修剪草图；筋的创建。

：熟悉使用SolidWorks软件创建轴承座产品的流程，包括各个阶段的草图创建和特征创建过程。

（六）创建齿轮模型

识记：自定义变量；镜像。

领会：方程式驱动曲线；方程式。

：熟悉采用自定义变量和方程式驱动的方式，在SolidWorks软件中创建齿轮的流程。

四、本章重点、难点

重点：参数化设计的概念、原理、相关建模，几何约束、尺寸驱动。

难点：参数化驱动建模。

第四章计算机辅助力析

一、目的与

本章介绍计算机辅助力析的基本概念、原理和使用流程，内容包括有限元的基本知识、算例的基本设置、计算的指定、网格划分、计算结果的查看等。通过本章，学生了解计算机辅助力析的基本概念，熟悉分析流程，能够结合具体的产品模型，进行初步的力析。

二、内容

4.1有限元分析的基本知识

4.2建立基本算例

4.3 添加计算

4.4 网格划分与计算

4.5 结果查看

4.6 调整模型

4.7其他分析方法简介

三、考核知识点与考核

（一）有限元分析的基本知识

识记：有限元法；Simulation模块。

领会：有限元分析的主要步骤。

：在SolidWorks软件中，调用Simulation模块。

（二）建立基本算例

识记：算例。

领会：算例的创建流程。

：能够创建力析算例。

（三）添加计算

识记：约束；载荷；固定几何体。

领会：指定材料；添加约束；施加载荷。

：在分析软件中，给模型添加材料、约束和载荷。

（四）网格划分与计算

识记：网格；网格密度。

领会：网格质量；划分网格；有限元计算。

：在分析软件中，合理划分网格，执行有限元计算。

（五）结果查看

识记：应力图解；图表选项；截面；动画。

领会：应力查看；位移查看。

：在分析软件中，正确查看计算结果，并调整查看参数和位置。

（六）调整模型

识记：关键特征修改。

领会：重新划分网格。

：能够合理修改产品的关键特征，并重新划分网格，执行计算，比较和优化设计方案。

（七）其他分析方法简介

识记：运动学；流体力学。

领会：计算机辅助运动析；计算机辅助流体力析。

四、本章重点、难点

重点：计算机辅助力析的基本概念、原理和使用流程，创建算例，设置计算，查看计算结果等。

难点：有限元相关术语，网格优化。

第五章虚拟设计与虚拟装配

一、目的与

本章介绍虚拟设计与虚拟装配，内容包括虚拟设计的内涵，虚拟设计的组成、虚拟装配的关键等。通过本章，学生了解虚拟现实的基本概念和组成，熟悉虚拟设计的领域和虚拟设计中的交互方式，能够针对数字化产品构建初步的虚拟设计方案。

二、内容

5.1虚拟设计概述

5.2虚拟装配

5.3虚拟装配实例

三、考核知识点与考核

（一）虚拟设计概述

识记：虚拟现实；虚拟现实的发展；感知；存在；交互；自主；虚拟设计。

领会：虚拟设计的基础；虚拟现实的四个重要特征；虚拟设计的发展趋势；虚拟设计与传统设计的比较优势；虚拟设计的特点；虚拟设计的方向。

（二）虚拟装配

识记：虚拟装配的内涵；人机交互界面；五大感官通道；碰撞检测。

领会：虚拟装配与传统装配的区别；虚拟装配的组成；虚拟装配中的关键；多通道的人机交互。

：能够分析典型虚拟设计的组成、交互形式和特点。

（三）虚拟装配实例

识记：力反馈；双向闭环。

领会：力觉触觉程序原理；虚拟装配中的物理仿真。

四、本章重点、难点

本章重点：基于力反馈的虚拟装配。

难点：虚拟装配中的力反馈；虚拟装配中的物理仿真。

Ⅳ  关于大纲的说明与考核实施

一、大纲的目的和作用

大纲是根据的，结合的特点而确定。其目的是对个人、和命题进行指导和。

大纲明确了的内容以及深广度，了的范围和标准。因此，它是编写和辅导书的依据，是组织进行辅导的依据，是者、掌握内容知识范围和程度的依据，也是进行命题的依据。

二、大纲与的关系

大纲是进行和考核的依据，给出了掌握知识的基本内容与范围，的内容还包括大纲所的知识的扩展与发挥。内容在中可以体现一定的深度或难度，但在大纲中对考核的一定要适当。

大纲与所体现的内容基本一致；大纲里面的内容和考核知识点，里一般也要有。反过来里有的内容，大纲里就不一定体现。

三、关于

《计算机辅助设计》，刘林，张瑞秋主编，华南理工出版社，2015年版。

本第五章、第六章第四节内容，可根据个人能力兴趣，不纳入考核范围。

四、关于和方法的指导

本大纲的基本是依据和培养目标而确定的。基本还明确了的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。基本中的知识点构成了内容的主体部分。因此，基本内容掌握程度、考核知识点是考核的主要内容。

为有效地指导个人和，本大纲已指明了的重点和难点，在章节的基本中一般也指明了章节内容的重点和难点。

由于的个性化特点，建议业余不低于60个学时。

建议本时注意以下几点：

1.在本之前，应先仔细阅读本大纲，了解本的性质和特点，熟知本的基本，在本时，能紧紧围绕本的基本。

2.在每一章的之前，先阅读本大纲中对应章节的目的与、考核知识点与考核，以使在时做到心中有数。

3.把基本、基本知识与分析、解决实际问题结合起来。首先，要弄懂基本、基本原理、基本知识和基本方法；其次，要运用这些知识联系实际解决有关实际问题。重点是要深刻领会内容，将知识转化为能力，提高运用知识分析问题和解决问题的能力。

4.本是一门与并重的，本还应该多观察、多思考、多开展软件，并多利用本的相关知识解读身边的产品设计热点案例，保持对新的敏感性。

5.多参加活动，多参加产品设计竞赛，多参观展会和艺术馆，多了解前沿动态，以便提高能力，更好地为服务。

五、对的

对担任本的任课教师和单位提出以下几条基本。

1.熟知本大纲的各项，熟悉各章节的考核知识点。

2.辅导教学以大纲为依据，不要随意删减内容，以免偏离大纲。

3.辅导还要注意突出重点，要帮生对内容建立一个整体的概念。

4.教学要注重性，要充分利用现代和教学媒体，给学生以良好的体验。

5.建立讨论、分析机制，鼓励学生剖析问题、表达观点、相互辩论，引导学生对知识点进行总结和归纳，学生知识运用能力和解决问题的能力。

本考纲建议学时如下：