機(jī)械CADCAM考試復(fù)習(xí)

1、機(jī)械CAD/CAM復(fù)習(xí)思考題一、名詞解釋 1.計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）：指工程技術(shù)人員借助于計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計的方法與技術(shù)。 2.CAD支撐軟件: 3.CAD應(yīng)用軟件：應(yīng)用者為解決實際問題，在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎(chǔ)上，用高級語言編寫而成的針對某一應(yīng)用領(lǐng)域為一個或多個用戶專門設(shè)計的軟件，也成為軟件的“二次開發(fā)”。 4.圖形變換：對圖形的幾何信息經(jīng)過幾何變換后產(chǎn)生新的圖形，它是重要的圖形處理技術(shù)，提供了構(gòu)造和修改圖形的方法。5. CAPP ：是指在人和計算機(jī)組成的系統(tǒng)中，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計階段給出的信息，人際交互地或自動化地完成產(chǎn)品加工方法的選擇和工藝過程的設(shè)計。 6.組合變換：相對于任意點(diǎn)或線所進(jìn)行的變

2、換 7.齊次坐標(biāo)：將一個原本是n維的向量用n+1維表示。 8.形體定義：用少量的參數(shù)描繪幾何形體的大小、形狀和位置。 9.投影變換：把三維坐標(biāo)表示的幾何形體變?yōu)槎S圖形的過程。 10.圖形裁剪 11.CIMS： 是通過計算機(jī)硬軟件并綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)。將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息與物流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行的復(fù)雜的大系統(tǒng)。 12.系統(tǒng)軟件:是使用、管理和控制計算機(jī)運(yùn)行的程序的集合，只要包括操作系統(tǒng)、通用系統(tǒng)工具、計算機(jī)語言等。 13.CAM:計算機(jī)輔助制造，指計算機(jī)自動生成數(shù)控加工程序，工藝過程設(shè)計，加工順序和工藝過程的

3、優(yōu)化及加工過程仿真分許等。二、填空題1、CAD/CAM系統(tǒng)的軟件有系統(tǒng)軟件,支撐軟件, 開發(fā)環(huán)境 ,應(yīng)用軟件 。2、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件有主機(jī)，外存儲器，外圍設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備。 3、CAD/CAM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有參數(shù)化設(shè)計、特征建模技術(shù)、數(shù)控編程技術(shù) 。 4、CAD/CAM的支撐軟件有繪畫軟件、幾何造型軟件、工程分析軟件、工程數(shù)據(jù)庫管理軟件軟件。 5、機(jī)械設(shè)計中的數(shù)表，按是否為函數(shù)，數(shù)表可分為列表函數(shù)表， 簡單數(shù)表 兩大類。 6、數(shù)表按照數(shù)據(jù)與相關(guān)因素的個數(shù)可分為 一維數(shù)表 ，二維數(shù)表 ， 三維數(shù)表 。 7、對圖線的處理方法有將線圖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)表，對數(shù)表中沒有的結(jié)點(diǎn)值采用插值法求得、將

4、線圖公式化。 8、數(shù)表的計算機(jī)處理方法有數(shù)表程序化處理、線圖的數(shù)表化處理、列表函數(shù)插值、建立經(jīng)驗公式。 9、最小二乘法的原理是通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。 10、交互設(shè)計原則有一致性與規(guī)格性的設(shè)計、反饋信息、放錯和改錯功能、提示與幫助信息、用戶記憶量最小。 11、在基本圖形元素的生成中，生成圓的常用算法有： 角度DDA，圓弧的Bresenham算法 ，中點(diǎn)的Bresenham算法 ，簡單方程產(chǎn)生圓弧四種。 12、在基本圖形元素的生成中，生成直線的常用算法有：數(shù)值微分法 ，直線的Bresenham算法 ，直線的中點(diǎn)Bresenham算法 。 13、在二維圖形變換中，常用的基本變

5、換有：平移變換，旋轉(zhuǎn)變換 ，比例變換 ，對稱變換，錯切變換。 14、在三維圖形變換中，常用的基本變換有：三維平移變換，三維比例變換，三維旋轉(zhuǎn)變換，三維對稱變換，三維錯切變換。 15、在形體定義的基本體素法中，常用的基本體素有：長方體，圓柱體，圓錐體，圓環(huán)體，球體等。 16、圖形的生成方法有輪廓線法、參數(shù)化法、圖形元素拼合法、尺寸驅(qū)動法、三維實體投影法。17、表示三維形體的幾何元素有： 點(diǎn)，邊，面，環(huán)，體，體素。 18、在形體定義的掃描變換法中，主要有：平行掃，帶錐角平掃，帶錯切平掃，自由掃，旋轉(zhuǎn)掃五種方法。 19、 n個控制點(diǎn)可生成 n-3 條三次均勻B樣條曲線。 20、典型的CAPP系統(tǒng)有生

6、成式、派生式、混合式、智能式四大類 21、布爾運(yùn)算也稱為形狀集合運(yùn)算，有三種基本運(yùn)算方法，他們是并集，交集，差集三、問答題1 CAD系統(tǒng)的軟件可分為哪三類？它們在系統(tǒng)中各起何作用？ CAD系統(tǒng)軟件分為系統(tǒng)軟件，支撐軟件和應(yīng)用軟件三大類。 系統(tǒng)軟件：使用、管理和控制計算機(jī)的運(yùn)行； 支撐軟件：為用戶提供計算機(jī)輔助設(shè)計的工具或開發(fā)環(huán)境； 應(yīng)用軟件：解決實際問題。2 線框模型是形體在計算機(jī)圖形學(xué)和CAD領(lǐng)域中最早使用的一種描述方式，現(xiàn)就一個正六面體為例，分別建立其頂點(diǎn)表和邊表。并說明線框模型的特點(diǎn)。 棱線頂點(diǎn)11 222 333 444 155 666 777 888 592 6103 7114 81

7、21 5 (注意頂點(diǎn)和棱線的標(biāo)注是按自己三維圖形的標(biāo)示來標(biāo)注，這里的圖形省略。)頂點(diǎn)坐標(biāo)值x y z11 0 02 1 1 030 1 0 40 0 0 51 0 161 1 170 1 180 0 1 特點(diǎn)：線框模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，信息量少，占用的內(nèi)存空間小，對操作的響應(yīng)速度快。3 試述B樣條曲線的性質(zhì)。1、其基函數(shù)的次數(shù)與控制點(diǎn)無關(guān)，為分段擬合；2、其基函數(shù)是多項式樣條；3、具有局部性質(zhì)；4、線條段連接處具有二階連續(xù)性。4 在工程數(shù)據(jù)的計算機(jī)處理中，數(shù)表和線圖有哪些處理方法？試分別說明各處理方法的適應(yīng)場合。數(shù)表：1）數(shù)表的程序化，將數(shù)據(jù)以數(shù)組的形式編入程序，用于具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的簡單數(shù)表中；2）

8、數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件的形式獨(dú)立于程序存于外存，在需要查找或檢索所需數(shù)據(jù)時，再打開數(shù)據(jù)文件進(jìn)行檢索。線圖：1）將線圖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)表，對數(shù)表中沒有的結(jié)點(diǎn)值采用插值法求得，用于不存在明顯函數(shù)關(guān)系的線圖中；2）線圖的公式化，用于有直線和折線組成的容易建立函數(shù)關(guān)系的線圖中。5 CAD系統(tǒng)的硬件由哪些設(shè)備組成？各設(shè)備在系統(tǒng)中起何作用？1）主機(jī)：完成信息處理（數(shù)值運(yùn)算與邏輯運(yùn)算）和控制其他同部件工作2）外存儲器：永久保存數(shù)據(jù)3）外圍設(shè)備：提高計算機(jī)系統(tǒng)處理問題的范圍4）網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備：將計算機(jī)系統(tǒng)連接到網(wǎng)絡(luò)上6 簡述構(gòu)造實體幾何表示（CSG）、邊界表示（Brep）兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 CSG：優(yōu)點(diǎn)1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡

9、單，數(shù)據(jù)量也比較小，內(nèi)部數(shù)據(jù)的管理比較容易，其表示形體的有效性則由基本體素的有效性和正則集合運(yùn)算的有效性來表示；2）每個CSG表示都和一個實際的有效形體相對應(yīng)；3）CSG表示可方便的轉(zhuǎn)換成B-rep表示，從而可支持廣泛的應(yīng)用；4）比較容易修改CSG表示形體的形狀。 缺點(diǎn)1）產(chǎn)生和修改形體的操作種類有限，基于集合運(yùn)算對形體的局限操作不易實現(xiàn)；2）由于形體的邊界幾何元素（點(diǎn)線面）是隱含地表示在CSG中，故顯示和繪制CSG表示的形體需要較長時間。B-rep：優(yōu)點(diǎn)1）表示形體的點(diǎn)線面等幾何元素是顯示表示，使得形體的顯示很快，并且很容易確定幾何元素之間的連接關(guān)系；2）可對B-rep法的形體進(jìn)行串種操作和

10、局部修改。 缺點(diǎn)1）B-rep數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需大量存儲空間，維護(hù)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及一致性的程序較復(fù)雜；對形體的修改操作較難實現(xiàn)。7 試述Bezier曲線的性質(zhì)。 1)端點(diǎn)性質(zhì) 2)切矢性質(zhì) 3）對稱性質(zhì) 4）凹包性 5）可分割性8 計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計方法有何差異？（此題答案僅供參考，詳細(xì)見書） 傳統(tǒng)的設(shè)計過程主要靠人來進(jìn)行概念設(shè)計、工程計算分析和繪制圖形等，采用CAD后，充分利用了計算機(jī)速度快、精度高、存儲量大等特點(diǎn)，用計算機(jī)來完成幾何造型、工程計算分析、和繪制圖形等工作，而人利用自己的智慧，充分發(fā)揮創(chuàng)造能力，進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新。及人與計算機(jī)發(fā)揮各自的特長，能力互補(bǔ)、巧妙結(jié)合，達(dá)

11、到最佳合作效果。9 表示形體的模型有哪三種？試分別敘述各類模型的特點(diǎn)。 1）線框模型：三維實體僅通過頂點(diǎn)和棱邊來描述形體的幾何形狀。 2）表面模型：對物體各個表面或曲面進(jìn)行描述。 3）實體模型：描述了實體的全部幾何信息，定義了所有點(diǎn)線面體的拓?fù)湫畔ⅰ?0 Bezier曲線是法國雷諾汽車公司P.E.Bezier提出的一種以逼近法為基礎(chǔ)的參數(shù)曲線，該曲線的定義為 ，試描述該公式中各參數(shù)的含義，并推導(dǎo)出三次Bezier曲線的調(diào)和函數(shù)。構(gòu)成特征多邊形（為n+1個控制點(diǎn)）稱為伯恩斯坦基函數(shù)三次Bezier曲線的調(diào)和函數(shù)為即 11 在CAD系統(tǒng)中，交互式命令驅(qū)動方式有哪幾種？試說明各種驅(qū)動方式的特點(diǎn)。 圖

12、標(biāo)型，菜單型，問答型，表格型，命令鍵入型，語音型等。12 B樣條曲線和Bezier曲線是曲面造型中的兩種常用的曲線，試依據(jù)這兩曲線相關(guān)性質(zhì)比較其優(yōu)缺點(diǎn)。 1）Bezier曲線的基函數(shù)次數(shù)等于控制頂點(diǎn)數(shù)減一，而B樣條曲線的基函數(shù)的次數(shù)與控制點(diǎn)數(shù)無關(guān)，即可用任意多的控制點(diǎn)來擬合三次均勻B養(yǎng)條曲線，原因是B樣條去選是分段擬合的； 2）Bezier曲線的基函數(shù)是多項式函數(shù)，而B樣條曲線的基函數(shù)是多樣式樣條，因而是特殊表示的參數(shù)樣條曲線； 3）Bezier曲線缺乏局部性質(zhì)，而B樣條曲線具有局部性質(zhì)。對均勻三次B樣條曲線任意段修改時，只被相鄰的是哪個頂點(diǎn)控制，與其他的控制點(diǎn)無關(guān)。 4）B樣條曲線線條段連接

13、處具有二階連續(xù)性，能夠靈活的選用控制點(diǎn)的位置和節(jié)點(diǎn)的重復(fù)數(shù)，從而控制特殊要求的曲線段。13 在工程數(shù)據(jù)的計算機(jī)處理中，簡述將工程設(shè)計中的線圖轉(zhuǎn)化成計算機(jī)能進(jìn)行處理的工程數(shù)據(jù)的相關(guān)步驟，并說明在轉(zhuǎn)化過程中的注意事項。 將線圖進(jìn)行數(shù)表化處理，再將數(shù)表進(jìn)行程序化處理，注意數(shù)表中沒有的結(jié)點(diǎn)值采用插值法求得。或者直接將具有函數(shù)關(guān)系的線圖進(jìn)行公式化處理，編入程序。14 支撐軟件是CAD軟件系統(tǒng)的核心，試根據(jù)應(yīng)用需求將其分類，并舉例說明。1）繪畫軟件：具有基本圖形元素（點(diǎn)線圓等）繪制、圖形變換、編輯、存儲、顯示控制、人機(jī)交互以及輸入輸出設(shè)備驅(qū)動等功能。如AutoCAD2）幾何造型軟件：為用戶提供一個完整、準(zhǔn)

14、確地描述、存儲和顯示三維形體的方法和工具，具有消隱、著色、實體參數(shù)計算等功能。如UG、Pro/E和CATIA3）工程分析軟件：有限元等系軟件，如ANSYS進(jìn)行強(qiáng)度應(yīng)力分析；優(yōu)化設(shè)計軟件；如OpiStmct，LINDO/LINGO；機(jī)械系統(tǒng)仿真分析軟件，如ADAMSDADS等4）工程數(shù)據(jù)庫管理軟件：能有效地存儲、管理和使用數(shù)據(jù)，如ORACLE、FOXPRO以及Metaphase、EVIAN等15 CAD發(fā)展大概經(jīng)歷了幾個明顯的階段？各階段的顯著特點(diǎn)是什么？ 1）50-60年代初，準(zhǔn)備和醞釀時期，被動式的圖形處理。 2）60年代，蓬勃發(fā)展并進(jìn)入應(yīng)用時期，提出了計算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲符號的

15、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想，為CAD的進(jìn)一步發(fā)展和引用打下了理論基礎(chǔ)。 3）70年代，廣泛使用時期，推出了商業(yè)化系統(tǒng)。 4）80年代，迅猛發(fā)展時期，CAD技術(shù)用于產(chǎn)品設(shè)計到工程設(shè)計和工藝設(shè)計。 5）90年代以后，進(jìn)入開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時期，CAD技術(shù)都具有良好的開放性，圖形接口、功能日益趨向標(biāo)準(zhǔn)化。16 試述對曲線曲面的函數(shù)表達(dá)式采用參數(shù)表示的優(yōu)越性。1.易于滿足幾何不變性的要求，可以對參數(shù)方程直接進(jìn)行幾何變換，節(jié)省了計算量；2.易于規(guī)定曲線曲面的范圍；3.易于處理多值問題和無窮大斜率問題；4.提供了對曲線、曲面形狀控制的較多的自由度；5.易于計算曲線曲面上的點(diǎn)；6，求導(dǎo)等距的計算也被

16、簡化；7.可以用數(shù)學(xué)公式處理幾何分量。17 由B樣條曲線的性質(zhì)可知，B樣條曲線不經(jīng)過控制多邊形的起、止點(diǎn)，現(xiàn)要求一均勻三次B樣條曲線自行封閉，則至少需要多少個控制點(diǎn)。請作圖說明。 七個控制點(diǎn)18 什么是支撐軟件，評價支撐軟件功能的優(yōu)劣主要考慮哪些方面？又叫支持軟件，其重要任務(wù)是協(xié)助應(yīng)用系統(tǒng)完成一些特定的功能。常見的有圖形圖像處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。在操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件之間需要有這些輔助支撐系統(tǒng)，將應(yīng)用軟件中的一些共性的特殊任務(wù)集中進(jìn)行統(tǒng)一處理。19 一個完備的CAD系統(tǒng)應(yīng)具備哪些基本功能，就生產(chǎn)一臺變速箱為例，簡要說明各部分功能在設(shè)計變速箱中的作用。 草圖設(shè)計、零件設(shè)計、工程分析、裝配設(shè)計

17、、圖紙輸出和數(shù)據(jù)交換等功能。20 幾何造型有實體造型和曲面造型，試述這兩種方法上有何聯(lián)系及區(qū)別。 曲面造型是片體組成的圖形，每一個片體本身不算是立體的，很多片體組成曲面圖形，實體則是三維的圖形，一般曲面造型后 都要生成實體。21 幾何造型技術(shù)是計算機(jī)圖形學(xué)的一個重要分支，圍繞幾何造型研究的問題主要包括哪些方面。 形體的表示方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作運(yùn)算和現(xiàn)實方法。22 B樣條曲線的表達(dá)式為。式中稱為B樣條基函數(shù)，試寫出均勻三次B樣條曲線的基函數(shù)展開式。4、 證明題1試證明兩個二維平移變換TT（x1，y1）、TT（x2，y2）滿足：TT（x1，y1）TT（x2，y2）= TT（x1+ x2，y1+ y

18、2）平移變換T設(shè)；，則=TT（x1+ x2，y1+ y2）2、試證明兩個二維旋轉(zhuǎn)變換TR（1）、TR（2）滿足：TR（1）TR（2）= TR（1+2）3、試證明二維旋轉(zhuǎn)變換TR（1）和二維比例變換Ts（sx，sy）不具備交換性，即：Ts（sx，sy）TR（1）TR（1）Ts（sx，sy）4、試證明二維平移變換TT（x1，y1）和二維旋轉(zhuǎn)變換TR（1）不具備交換性，即：TT（x1，y1）TR（1）TR（1）TT（x1，y1） 五、計算題1、試用三維幾何變換方法求點(diǎn)P（2，5，1）相對于平面Q：x-y=0的對稱點(diǎn)P1。首先，將p點(diǎn)關(guān)于z軸旋轉(zhuǎn)45（x-y=0.與z軸成45角）然后對相對于xoz平面進(jìn)行對稱變換2、 繞原點(diǎn)外任意點(diǎn)C（x，y）對二維坐標(biāo)P作旋轉(zhuǎn)變換TCR（），求總的變換矩陣。 首先，將C點(diǎn)進(jìn)行平移變換到原點(diǎn)，矩陣為T1.然后將P點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換