工程機(jī)械CAD-CAM課后習(xí)題答案

第一章概述括系統(tǒng)軟件、支控軟件和應(yīng)用軟件，通常是指程序及其相關(guān)的文檔.

1.簡述產(chǎn)品設(shè)計制造的一般過程.7.計算機(jī)在CAD/CAM系統(tǒng)中的作用是什么？選擇計算機(jī)主要考慮舞些性能

答：CAD/CAM系統(tǒng)是設(shè)計、制造過程中的信息處理系統(tǒng).它主要研究對象描指標(biāo)？

述、系統(tǒng)分析、方案優(yōu)化、計算分析、工藝設(shè)計、仿真模擬、NC編程以及圖答：計算機(jī)主機(jī)是CAD/CAM硬件系統(tǒng)的核心，用F指揮、控制整個系統(tǒng)完成

形處理等理論和工程方法,輸入的是產(chǎn)品設(shè)計要求，輸出的是零件的制造加運(yùn)算、分析工作。主機(jī)的類型及性能很大程度上決定了CAD/CAM系統(tǒng)的使用

工信息。性能。

2.簡述CAD/CAM技術(shù)的概念、狹義和廣義CAD/CAM技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系。在選擇計驊機(jī)葉，主要考慮的技術(shù)指標(biāo)有主頻、字長、內(nèi)存容量、外存容量、

答：CAO/CAM技術(shù)是以計算機(jī)、外圍設(shè)符及其系統(tǒng)軟件為根底，嫁合計算機(jī)存取速度等，

科學(xué)與工程、計算機(jī)幾何、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械加工工藝、人機(jī)工程、控制理論、8.CAD/CAM系統(tǒng)中常用的外部存儲器有那些？各有什么特點？

電子技術(shù)等學(xué)科知識，以工程應(yīng)用為對象，實現(xiàn)包括二維繪圖設(shè)計、三維幾答：常用的外涉存儲怒行磁盤、橫帶、光盤等，

何造型設(shè)計、工程計算分析與優(yōu)化設(shè)計、數(shù)控加工編程、仿真模擬、信息存軟盤存儲器由電盤和軟盤陰動涔組成。軟盤由軟盤盤片、保戶套、驅(qū)動軸孔、

貯與管理等相關(guān)功能.檢索孔、造頭讀寫槽及防寫保護(hù)口等局部組成，盤片是信息的存儲介質(zhì)：軟

區(qū)別：廣義的CAD/CAM技術(shù)，足指利用計算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計與制造盤驅(qū)動器由電動機(jī)、讀寫磁頭、運(yùn)動控制滯、接口部件等組成.工作時,馬

的整個過程，及與之直接和間按相關(guān)的活動：狹義的CAD/CAM技術(shù)，足指利達(dá)涉若盤片匕速施找，破頭在讀寫柏內(nèi)作灶向運(yùn)動，突現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫，由檢

HlCAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品的造型、計算分析和數(shù)控程序的編制索孔標(biāo)識磁道例起始位置.

聯(lián)系：廣義的CAD/CAM技術(shù)包容狹義的CAD/CAM技術(shù)帙盤通常是做成固定式的硬盤:機(jī)與硬盤驅(qū)動器,或者裝成可格式的硬盤組或

3.傳統(tǒng)的設(shè)計制造過程與應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計制造的過程有何區(qū)別跋盤插硬盤的盤片與軟盤的區(qū)別在于采用的是金屬片，且一般由多個盤

與聯(lián)系？片組成,除所具有的磁道、國區(qū)之外，盤片之間的磁性柱面仍能存儲數(shù)據(jù)，

答：區(qū)別：傳統(tǒng)的設(shè)計與制造方式是以技術(shù)人員為中心展開的.，產(chǎn)品及其零因此，硬盤的存儲容埴是軟盤的幾千甚至幾十萬倍，

件在加工過程中所處的狀態(tài)，設(shè)計、工藝、制由、設(shè)的等環(huán)節(jié)的延續(xù)與保持破帶是典型的順序存:儲設(shè)備，在磁帶上以物理記錄為單位寫入或與通常，

等，都是由人工進(jìn)行檢測并反響，所有的信息為交匯到技術(shù)和管理人員處，在信息必須按順序存入及順序讀出的情況下使用橫帶。磁帶的存儲容量比擬

由技術(shù)人員進(jìn)行對象的相關(guān)處理，大，常用來為大型軟件或超微機(jī)工作站系統(tǒng)軟件作備份。

以CAD/CAM技術(shù)為核心的先誑制造技術(shù)，將以人員為中心的運(yùn)作模式改變?yōu)楣獗P是目前計算機(jī)系統(tǒng)廣泛使用的存儲介質(zhì)之?,它由光盤和光盆驅(qū)動器組

以計算機(jī)為中心的運(yùn)作模式，利用計算機(jī)存貯量大、運(yùn)行速度快、可無限期成，結(jié)構(gòu)上與材盆存儲器相似。光稠分為一次寫入型光盤、可擦寫型光盤兩

利用己有信恩等優(yōu)勢，將各個設(shè)計制造階段及過程的信息聚集在一起，使整類。記錄信息時，使用?激光照射到介質(zhì)外表上，用輸入數(shù)據(jù)調(diào)制光點的強(qiáng)弱，

個設(shè)計制造過程在時間上縮短、在空間上拓展，與各個環(huán)節(jié)的聯(lián)系與控制均在盤面上會形成一系列凹凸不平的條紋，信息就以這種方式記錄下來了,讀

由計算機(jī)直接處理，技術(shù)人員通過計算機(jī)這一媒介實現(xiàn)整個過程的有序化和出信息時，由于光盤外表的凹凸不平，當(dāng)激光光源照射到盤面上時，光的強(qiáng)

并行化.弱變化經(jīng)過解謁就可輸出數(shù)據(jù).光盤的存儲容量可達(dá)600MB以上，常用于保

聯(lián)系：制造過程的各個環(huán)節(jié)根本相同.存信息量龐大的數(shù)據(jù)、資料、應(yīng)用軟件或常用工具軟件.

4.簡述我國CAD/CAM技術(shù)開展的過程與特點.9.CAD/CAM系統(tǒng)中常用的給入設(shè)備有那些？各有什么特點？

答：我國CAD/CAM技術(shù)的研究與開發(fā)大致經(jīng)歷了三個階段.答：1）爆盤是J算機(jī)最根本的配區(qū)之一，可以用來輸入文字和根本命令及選

1）引進(jìn)、投蹤、研發(fā)階段CAD/CAM技術(shù)與產(chǎn)品起源干國外,我國CAD/CAM取菜單等。

技術(shù)方面的研究是從20世紀(jì)70年代中期開始的，當(dāng)時在一線高等院校中主2）員標(biāo)有機(jī)械式、光電式、感應(yīng)式和空間球四種。是常用的屏幕指示裝置。

要困境二維圖形軟件迸行開發(fā)，并在航空領(lǐng)域和造船工業(yè)首先應(yīng)用，20世紀(jì)3）光第是一種定位裝置.詞于指點輸入設(shè)得

80年代初，開始成套引進(jìn)國外CAD/CAM系統(tǒng)，在此根底上進(jìn)行開發(fā)4）數(shù)字化儀可以看成一個標(biāo)注有X-Y坐標(biāo)的平板，可用丁輸入精度較高的

2）自主開發(fā)和快速成長階段。各類圖形信息。

90年代后,隨著“861CIMS"方案的推進(jìn)，北航、清華、華中理工等?批高10.CAD/CAM系統(tǒng)中常用的輸出設(shè)備有那些？簡要說明其工作原理和特點？

校和科研院所相絆推出了研究成果，并在政府例大力扶持下展開了科研成果答；1）顯示器電一種快速反響的輸出設(shè)備，是計算機(jī)城根本的配置之一，也

向產(chǎn)M、商M的積極轉(zhuǎn)化。是CAD/CAM系統(tǒng)中域為常要的設(shè)備，它不僅能直觀地得到計算過程的反響怙

3）產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)化開展階段息、西時顯示所設(shè)計的圖形，還能顯示用戶對圖形進(jìn)行增、刑、改、移動等

以制造業(yè)信恩化為龍頭的信息化帶開工業(yè)化工程已經(jīng)全面鋪開，企業(yè)到r必交互操作的過程。目前大后使用的是陰極射線管制成的顯示器（CRT）,平板

須而且已經(jīng)具備條件在國產(chǎn)CAD/CAMfefl平臺上規(guī)劃和構(gòu)建符合企業(yè)特點式的用液晶顯示材料制成的顯示器（LCD）.

的計算機(jī)軸助設(shè)計/制造/管理系統(tǒng)的時候,國內(nèi)的軟件業(yè)也瞄準(zhǔn)了這一巨大的2）打印機(jī)是一種十分常見的計算機(jī)信息輸出設(shè)備，打印機(jī)操作簡單，工作本

潛在市場，這將進(jìn)一步刺激CAD/CAM系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)化、集成化開展.錢低,但受輸出紙張福而大小的限制,在CAD/CAM系統(tǒng)中主要用來進(jìn)行設(shè)計

5.簡述CAD/CAM的開展趨勢.或計以分析信息的中間結(jié)果或最終結(jié)果的輸出.

答：陋若CAD技術(shù)的普及應(yīng)用越來越廣泛,越是越深入，CAD技術(shù)正向著開3）繪圖機(jī)是CAD/CAM系統(tǒng)中不可缺少的一個重要輸出設(shè)備.其原理與X-Y

放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向開展,首先，開放性是決定一個系統(tǒng)能否真記錄儀近似，在微處理器控制卜繪圖筆可以在X-Y兩坐標(biāo)軸方向上移動.

正到達(dá)實用化并轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的根底,這主要表達(dá)在系統(tǒng)的工作平臺、繪出所要求的圖形.

用戶接口、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境以及與其他系統(tǒng)的信息交換等方面。所調(diào)集成就是11.筒述CAD/CAM軟件系統(tǒng)的根本組成。

向企業(yè)提供一體化的解決方案。并行工程是一種集成，企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理答：根據(jù)CAD/CAM系統(tǒng)中執(zhí)行的任務(wù)及效勞對象的不同，可將軟件系統(tǒng)分為

（PDM）也是一種柒成，通過集成能坡大限度地實現(xiàn)企業(yè)信息共享，建立新三個層次，即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件

的企業(yè)運(yùn)行方式，提高生產(chǎn)效率。智能化是將目前基于算法的解訣問KS方式系統(tǒng)軟件主要用于計算機(jī)的管理、維護(hù)、控制及運(yùn)行，以及對計算機(jī)程序的

向域于知識的推理型解決問即方式轉(zhuǎn)變，冊要將人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)引翻譯和執(zhí)行.

入到CAD/CAM領(lǐng)域中，不斷使處理向時、解決句題的水平處于較高的水準(zhǔn)，支找狀件是CAD/CAM軟件系統(tǒng)的理要組成，也是各類應(yīng)用軟件的根底.

防止過多地依賴人工進(jìn)行決策。最后，隨若CAD/CAM技術(shù)的開展和廣泛應(yīng)用，應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件和支撐軟件根底上，制對某一專門應(yīng)用領(lǐng)域的需要而

工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的問題越來越顯得重要。目前基于不同應(yīng)用領(lǐng)域的CAD、CAM系研制的軟件.

統(tǒng)很多，為了便于把CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果傳送給CAM系統(tǒng)使用、或者提供給12.簡要說明CAD/CAM系統(tǒng)支撐軟件的類型和功能.

別的CAD系統(tǒng)使用，以實現(xiàn)資源共享,要求不同系統(tǒng)之間能夠方便地交換有答：從功能上可將支撐軟件劃分為自動繪圖、幾何造型、工程分析與計"、

關(guān)數(shù)據(jù)，要求制訂出相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn).同時,完善的標(biāo)準(zhǔn)化體系既是我仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等幾種類型.

國CAD/CAM軟件開發(fā)及技術(shù)應(yīng)用與世界接軌的必由之路.也是CAD/CAM技（1）繪圖軟件主要解決零件圖的詳細(xì)設(shè)計問胭.輸出符合工程要求的零件

術(shù)開展的方向和既定的目標(biāo).圖或裝配圖.

6.CAD/CAM系統(tǒng)的根本組成有哪些？（2）幾何建模軟件它為用戶提供一個完整、準(zhǔn)確地描述和顯示三維幾何形

答：典型的CAD/CAM系統(tǒng)主要由有關(guān)的硬件系疣和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)構(gòu)成，硬狀的方法和工具。

件系統(tǒng)主要由計算機(jī)及其外國設(shè)備汨成,包括主機(jī).存儲器、輸入輸出設(shè)備、（3）工程計”與分析軟件這類軟件的功能包括：根木物理贊的計算.根木

網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)缶以及生產(chǎn)加工設(shè)備等，它是可以觸摸的物理設(shè)備；軟件系統(tǒng)包力學(xué)參數(shù)計算、產(chǎn)品裝配、有限元分析、公差分析、優(yōu)化算法、機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)

分折、動力學(xué)分析等.有限元分析是其核心工具.(4)旋轉(zhuǎn)變換

仿真與枳擬仿女與模擬技術(shù)是一種建立真實系統(tǒng)的計算機(jī)模型的技

設(shè)圖形上點(>M繞原點逆時針旋轉(zhuǎn)q角：

術(shù)。利用模型分析系統(tǒng)的行為而不建立實際系統(tǒng)，在產(chǎn)品設(shè)計時.實時、并

行地模椒產(chǎn)品生產(chǎn)或各局部運(yùn)行的全過程，以預(yù)測產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造cos/7sin<70

過程和產(chǎn)品的可制造性。

令丁=-s\nOcos。0.為繞靜:點逆時針旋轉(zhuǎn)變換電陣，假設(shè)順時

(5)工藝過程設(shè)計工藝過程設(shè)計軟件(CAPP)將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各種加

工、管理信息，包括完整的工藝路設(shè)、工序卡等工藝文件以及供數(shù)控加工用001

的數(shù)控程序及其工藝信息。針旋轉(zhuǎn)時，q角為負(fù)值。

⑹專用設(shè)備控制程序生成

(S)平移變換

(7)集成與音理CAD/CAM系統(tǒng)集成是將不同功能的軟件?？灿袡C(jī)地連接

到一起，形成一個完整的CAD/CAM系統(tǒng)，并協(xié)i?i各子系統(tǒng)有效地運(yùn)行，以到設(shè)圖形上一點況V)沿X軸平移L距離,沿v軸平移M距離,得到新點"',y')：

達(dá)信息數(shù)據(jù)無縫傳輸、數(shù)據(jù)共享、提高工作效率的目的.

第二章計算機(jī)圖形學(xué)根底100-

1.試述窗視交換原理及規(guī)律.令7=010,為平移交換矩陣.

答：對于刖戶定義的-一先步圖.需要把圖中彩條線區(qū)的端點都用上式進(jìn)行轉(zhuǎn)/mI

換?才能形成屏幕上的相應(yīng)圖形.

3.試述圖形裁剪技術(shù)的原理和種類。

(1)視圖區(qū)大小不變，窗口區(qū)縮小或放大時.所顯示的圖形會相反地放大或

苔：線段裁剪算法中，需要檢杳線段相對于窗口的位置關(guān)系。兩者的位置關(guān)

縮?。?/p>

系只有三種：線段完全落在窗口內(nèi)，該線段淵全部保存；設(shè)段完全位于窗口

(2)窗口區(qū)大小不變，視圖區(qū)縮小或放大時，所顯示的圖形會相應(yīng)地縮小或

外，該戰(zhàn)段應(yīng)全部舍弁；線段局部位于窗口內(nèi)而其余局部位于窗口外，需要

放大；

計算出該線段與窗口邊界的交點作為然段的分段點，保存位于窗口內(nèi)的那局

(3)窗口區(qū)與視圖區(qū)大小相同時，所顯示的圖形大小比例不變；

部彼段，舍棄其余局部線段，

(4)視圖區(qū)醺橫比不等于窗口區(qū)縱橫比時，顯示的圖形會有X、Y方向的伸

線段裁剪算法有矢量戰(zhàn)剪法、煽碼裁剪法、中點分割裁剪法等

縮變化。

4.試推導(dǎo)相對直戰(zhàn)x+yl=0對稱的復(fù)合變換矩陣。

2.試述二維圖形根本幾何變換的種類并給出其變換矩陣。

答：直線可化為Y=l-x

答：二維圖形的根本幾何變換包括比例變換、對稱變換、錯切變換、旋特變

換和平移變換等，'10o-

(1)比例變換1.將坐標(biāo)原點平移到(0,1)處：7；=010.

設(shè)圖形在X、V兩個坐標(biāo)方向放大或縮小的比例分別為A和D,那么坐標(biāo)點的0-I1

比例變換為:

2.將反射軸(已平移后的直線)按順時針方向旋轉(zhuǎn)135角,使之與x軸重合:

N00-

cos135-sin1350

令7=0D0J就是變換矩陣.

R(-135)=sin135cos1350

001

001

(2)對稱變換

10O-

①設(shè)圖形上一點(x.v)關(guān)于原點作對稱變換:

3.圖形關(guān)干x軸的反射變換：&=0-I0

-10o-001

令丁=0-10J就是關(guān)于原點對稱的變換矩陣.

cos135sin1350

001

4.將反射軸逆時針旋轉(zhuǎn)135角：R(135)=-sin135cos1350

I00001

②同理可知關(guān)于X軸對稱的變換矩陣：7=0-I0

1BO-

001

5.恢復(fù)反射軸的原始位置：4=010.

-100-011

齦于y軸對稱的變換矩陣：T=010。

T=T網(wǎng)9T2刈8訂3,

00I

fl0OTCOS135-sin135oTI00COS135

(3)錯切變換

7=010sin135cosl3500-I0-sin135

[o-I1j00l|o

①設(shè)圖形上一點(x,y)沿x方向作錯切變換：0I0

10()「

令7=C10.T就是沿X方向作錯切變換矩陣,

'01o-

001

T=-100.

1B0I1I

②同理可知沿y方向作用切變換的變換電陣為：T=0I0第三章機(jī)械CAD/CAM數(shù)據(jù)處理技術(shù)

001(1)描述工程數(shù)據(jù)庫的特點，指出在機(jī)械CAD/CAM集成中的作用

1,支持多個工程應(yīng)用程序

1B0'

一個工程數(shù)據(jù)庫必須適應(yīng)多個工程應(yīng)用程序，以支持不斷開展的新的

③沿X、y兩個方向作錯切變換的變換矩陣為：T=C\0應(yīng)用環(huán)境,最初的概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、制造設(shè)計和方案都需要直接進(jìn)入到

001工作數(shù)據(jù)庫中去，從設(shè)計到生產(chǎn)后期所進(jìn)行的操作，像生產(chǎn)控制、偵及控制

和效勞等，都需要利用在產(chǎn)品設(shè)計和制造階段的信息.

2.支持動態(tài)模式的修改和擴(kuò)充EDB是CAD/CAM/CAE/CAPP/MRP/MRPII等工程設(shè)計及制造系統(tǒng)的根底

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)確定物體在數(shù)據(jù)庫中建模的關(guān)系.一個工程必須經(jīng)過方案數(shù)據(jù)源,是各應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享的摳紐，EDB在應(yīng)用系統(tǒng)中的位

分析、設(shè)計、施工、調(diào)試、生產(chǎn)等階段,相應(yīng)的工程數(shù)據(jù)也是通過各階段逐置如以卜圖所示.由圖可知?EDB處于核心地位，如果管理不當(dāng)，那么在集

步明確，逐步詳細(xì).最后得到涵意的結(jié)果。為此,必須記載整個過程的全部成時各系統(tǒng)之口會產(chǎn)生瓶頸問題，而且很難獲取正確的數(shù)據(jù)，

圖形和數(shù)據(jù)，作為文檔保存?以便在工程中修議，以及在工程建成后的擴(kuò)充（2）機(jī)械CAD/CAM中有那些數(shù)據(jù)處理技術(shù)，并指出其使用場合.

和改建。1.數(shù)據(jù)程序化處理

產(chǎn)品的計算機(jī)輔助設(shè)計1CAD）是一個變化頻繁的動態(tài)過程，不僅數(shù)據(jù)變數(shù)表程序化：適用于數(shù)據(jù)少II別的程序不需調(diào)用的情況

化族繁，而II數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)也會有所改變，這就要求工程數(shù)據(jù)庫具有動態(tài)修改數(shù)表公式化處理：適用,對于數(shù)據(jù)間存在聯(lián)系或函數(shù)關(guān)系的軟據(jù)

和易于改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力。修改結(jié)構(gòu)的功能應(yīng)當(dāng)“在空中”操作，而不需線圖程序化處理：適用F用線圖來表示叁數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，包括直線、折線

要結(jié)構(gòu)的再編輯或者數(shù)據(jù)庫的再裝配，為CAD/CAM數(shù)據(jù)庫設(shè)計的數(shù)據(jù)模型必或各種曲線構(gòu)成的線圖，

須支持工程數(shù)據(jù)類型和工程應(yīng)用中復(fù)雜的物理模型。2.數(shù)據(jù)文件化處理：

3.支持反復(fù)的試探性設(shè)計適用于如果數(shù)表緞大或數(shù)表個數(shù)很多，如還采用該方法進(jìn)行程序化，這時程

在工程中解決一個問的往往是一個屢次理復(fù)、反狂惚改的過程，而不同序?qū)@得力:常的龐大、不易實現(xiàn)，這就需要構(gòu)數(shù)表進(jìn)行文件化或數(shù)據(jù)庫進(jìn)行

T艦事務(wù)數(shù)據(jù).CAD/CAM數(shù)據(jù)體必須適合設(shè)口過程中的試漆、境史和開展處理

的特點.即在一般情況下,數(shù)據(jù)庫必須保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，在特殊情況下，3.數(shù)據(jù)庫處理：

工程數(shù)據(jù)庫應(yīng)允許暢時的、不一致數(shù)據(jù)存在，并能加以管理.適用于有大fit數(shù)據(jù)文件,需要共享和集中，與應(yīng)用軟件相獨(dú)立的數(shù)據(jù)集合

4.支持在數(shù)據(jù)庫中嵌入語義信息第四章三維幾何建模技術(shù)

語義信息是用來描述在數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)據(jù).它包括物體和關(guān)系的建模.1.形體的拓?fù)湫畔⒑蛶缀涡畔⒌暮x是什么？

有關(guān)物體和關(guān)系的信息在數(shù)據(jù)庫中是怎樣表示的,怎樣獲得和使用這些信息答：幾何信息一般是指一個物體在三維歐氏空間中的形狀、位置和大小。具

的。一個集成和數(shù)據(jù)詞典/字驅(qū)系統(tǒng)是用來記錄指定含義的.并是使用數(shù)據(jù)庫體地說，幾何倨息包括有關(guān)點、線、面、體的信息.

中數(shù)據(jù)記錄的工具。這個功能一般不僅僅是資料程序員利用.并且也是文件拓?fù)湫畔⑹侵敢粋€物體的拓?fù)湓兀旤c、邊和外表）的個散、類型以及它

的主要來源，更多的語義信息被機(jī)器占用，成為數(shù)據(jù)庫中一個集成局部，可們之間的關(guān)系，根據(jù)這些信息可以確定物體外衣的鄰接關(guān)系，

用于人和機(jī)器內(nèi)接相互作用及數(shù)據(jù)庫的修改：2.三雄幾何建饃系統(tǒng)有哪幾種建模方式？各自的特點是什么？

5.支持存儲和管理各種設(shè)計結(jié)果版本答：三維幾何越模系統(tǒng)有線框建模、曲面建模、實體建模、特征建模等

在人工設(shè)計中，存在幾種設(shè)計版本的情況是經(jīng)常發(fā)生的，每?個設(shè)計版線框模型是由一系列的點、直級、倒弧及某些二次曲線組成，描述的是產(chǎn)

本盡管不同，但均滿足電計所要求的全部功能，它們可供選擇。設(shè)計問題很品的輪廊外形，然樞建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表結(jié)構(gòu)，采用線框建模的描述方法構(gòu)

少只有唯一的方案解，當(dāng)在諛計中對重要條件膽調(diào)的重點不同時，一般有幾造實體，所需信息at少，數(shù)據(jù)運(yùn)算簡單，占居的存貯空間比擬小，時硬件的

種可供選擇的方案,理想情況下，一個CAD/CAM數(shù)據(jù)庫應(yīng)當(dāng)具有一個設(shè)計任要求不高.

務(wù)多個版本的能力。曲面模型由于增加了面的信息，在提供三維實體信息的完整性、產(chǎn)密性方

6.支持更雜的抽望層次表示面，比線框模里進(jìn)了一步，它克服了線框模型的許多缺點,能夠比擬完整地

設(shè)計單元之間的許多史雜關(guān)系可以在抽象層次中模型化.設(shè)計過程常被定義三維立體的外表，所能描述的零件范圍廣：曲面建模可以對物體作剖切

看成自頂向下的工作方式.即將復(fù)雜的問題不斷分解到子問題層中，這些子面、面面求交、線面消隱、數(shù)控編程以及提供明咯色彩圖顯示所需要的曲面

問跑概念簡單.可以組合起來解決原問題..例如,工程所涉及的工程圖很少信息等.

是僅由一張圖來表示.通常采用分層表示法，因上層工程圖中的一個符號表與線框建模、曲面建模不同，三維實體建模在計算機(jī)內(nèi)部。貯的信息不是

示下層某一張子工程圖（即上層的一個抽象部件符號代表卜層假設(shè)干個部件簡單的邊線或頂點的信息,而是比擬完整地記錄了生成實體的各個方面的數(shù)

的組合），這些子工程圖中的一個符號又能表示更下一層的某一張子工程據(jù)。特點在于初前三維立體的外表與其實體同時生成，利用這種方法，可以

圖，…，即自頂向下逐層表示,直至最下層為止。完整地、清楚地對物體進(jìn)行描述，并能實現(xiàn)對可見邊的判斷，具有消脂的功

7.支持多CPU/分布式處理環(huán)境能。

逋常支杼CAD/CAM?體化系統(tǒng)的破件是由異種機(jī)組成的計算機(jī)網(wǎng)紿系特征建模的特點土理概括為以下幾個方面；

統(tǒng)，因此，要求工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)是?個分布式的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并（1）特征建模及產(chǎn)品的設(shè)計工作不停留在底層的幾何信息根底上，而是依據(jù)

為所有根本單元系統(tǒng)存取全局?jǐn)?shù)據(jù)提供統(tǒng)?的接口標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的功能要素，如斑槽、螺蟻孔、均布孔、花犍等，起點在比擬高的功能

8.支持建立和臨時存取數(shù)據(jù)庫模型上.特征的引用不僅直接表達(dá)設(shè)計意圖，也直接對應(yīng)著加工方法，以便

在設(shè)計和制造過程中，存在許多臨時性數(shù)據(jù)，這些不福長期保存的數(shù)據(jù)于進(jìn)行計57機(jī)輔助工藝過程設(shè)計并組織生產(chǎn).

可存入臨時數(shù)據(jù)即中，使用完畢即可刪除，（2）特征建模以計算機(jī)能夠理解的和能修處理的統(tǒng)一產(chǎn)品模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的產(chǎn)

9.支持交互式和多用戶工作以及并行設(shè)計品設(shè)計、工藝設(shè)計、夾具設(shè)計等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的連接，使得產(chǎn)品設(shè)計與原來

工程設(shè)計時,為了及時傳達(dá)設(shè)汁人員的恩想和意圖.需要進(jìn)行交互式工后續(xù)的各個環(huán)節(jié)并行展開，系統(tǒng)內(nèi)部信息共享,實現(xiàn)真正的CAD/CAPP/CAM

作.而且現(xiàn)代設(shè)計工作決不是一人隨勝任的,為提高工程設(shè)計質(zhì)fit,加快進(jìn)的集成,且支持并行工程.

度,必須開展并行作業(yè).使假設(shè)千名設(shè)計人員好能同時工作.又可到達(dá)資源（3）有利于實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造方法的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，使得產(chǎn)品

共享,為此，要求工程數(shù)據(jù)庫能隨時提供數(shù)據(jù)并存儲數(shù)據(jù),提供多用戶使用在設(shè)計時就考慮加工、制造要求，保證產(chǎn)品有較好的工藝性及可制造性，有

和遂行并行設(shè)計.利于降低產(chǎn)品的生產(chǎn)本錢。

10.支持多種表示處理3.試述常用的曲面構(gòu)造方法及構(gòu)造特點。

在設(shè)計和制造過程中,應(yīng)用程序往住要利用同一物體的不同表示形式來答：1）雙性拉伸面這是將?條剖面線C（u）沿方向D滑動所掃成的曲面

實現(xiàn)不同的目的和要求。例如，在幾何造型中，可以使用CSC樹、邊界表示、2）亙紋面：給定兩條相似的曲稅，它們具有相同的次數(shù)和桿同的節(jié)點矢量，

八叉樹法等多種表示形式來表示同一形體。因此，工程數(shù)據(jù)庫要有存儲和管將兩條曲線上時應(yīng)點用直線相連，便構(gòu)成f直紋面

理同?形體的多種表示形式的功能，而且要保持這些表示形式之間的一致性。3）旋轉(zhuǎn)面:在xOz平面內(nèi)定義的曲戰(zhàn)C（u）,將其繞Z軸椅轉(zhuǎn)360°就得到

11支持?jǐn)?shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序的接口旋轉(zhuǎn)面。施轉(zhuǎn)由的特征是與Z軸垂直平面上的曲線是一個整團(tuán)

為了支持工程數(shù)據(jù)底的應(yīng)用過程，數(shù)據(jù)庫必行與多種程序i吾吉交互，數(shù)4）掃描面的方法是用一條剖面線沿另一條基準(zhǔn)線滑動

據(jù)庫與應(yīng)用程序的接口有兩類：子語句方式和CALL方式.于諳句方式將數(shù)據(jù)4.實體建模的方法有哪些？

庫的DMI語句看成特殊的應(yīng)用程序句，CAU■方式將數(shù)據(jù)體的DMI語句設(shè)答：實體建模的方法有：體素法、掃描法

計成宿主語方的一個過程或函數(shù)，應(yīng)用程序通過CAIL語句調(diào)用它們.體素法是通過根本體素的集合運(yùn)口構(gòu)造幾何實體的建模方法.爵一個報本

12.支持工程事物處理體素都具有完鴕的幾何信息,是我實而唯一的三維實體.

在工程應(yīng)用中?解決一個工程問題需要花費(fèi)很長時間,涉及的數(shù)據(jù)fit有些物體的外表形狀較為更雜,璀以通過定義根本體素加以描述.可采用

也很多，這種解決工程問邃的過程稱為工程事務(wù),由于這類問題工作時間很定義基體，利用基體的變形操作實現(xiàn)實體的建模,這種構(gòu)造實體的方法稱為

長.中間出現(xiàn)意外錯誤或認(rèn)為中斷的可隨性核高.因此.商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中掃描法.

處理事務(wù)的方法在此已不適用。工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)具備處理工程事務(wù)的能力。5.試述實體建模中計算機(jī)內(nèi)部表示方法，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點。

答：常見的有邊界表示法、構(gòu)造立體幾何法、混合表示法（即邊界表示法與節(jié)點為某一固定點時，那么設(shè)置錢旌支座.

構(gòu)造立體幾何法混合模式）.空間單元表示法等.（7）單元劃分后，要對全部單元和節(jié)點進(jìn)行編碼.

邊界表示法簡稱B-Rep法,它的出本思想是,一個形體可以通過包容它的3.CAE解決工程問題的根本過程分為幾步？

面來表示，而每一個面又可以用構(gòu)成此面的邊描述.邊通過點，點通過三個答：有限元法求解的具體步驟：

坐標(biāo)值來定義1）單元劑分

根據(jù)連續(xù)彈性體的形狀，選擇單元類型，將該彈性體分割成許多個有限大小

的單元，并為單元和節(jié)點編號。

2）單元特征分析

以節(jié)點位移{5把為根本未知量，選擇?個單元位移函數(shù)后，進(jìn)行以下工作：

（1）用節(jié)點位移表示單元位移，即{f}=[N]{6}e；

（2）通過幾何方程用節(jié)點位移表示單元應(yīng)變，即{e}=|B】{”e;

⑶通過物理方程用節(jié)點位移表示單元應(yīng)力，叩{0}=[SH6Je；

（4）通過最小勢能原理用節(jié)點位移表示節(jié)點力，{R}e=FKJe{6}e;

3）總體結(jié)構(gòu)合成

（1）分析整理各單元剛度矩陣，按照總體節(jié)點進(jìn)行各單元剛度矩陣的迭加,

形成總體剛度矩陣,并建立.以總體剛度矩陣為系數(shù)的線性方程組{R}=[KJ

（S）：

（2）財線性方程組進(jìn)行邊界條件處理.及線性方程組的處理?求解處理

后的方程組,求得節(jié)點位移，再由"}=設(shè)）{6}€求得單元應(yīng)刀.

（2）首先進(jìn)行幾何設(shè)計,然后從幾何模型中識別或抽取形狀特征，稱作特征

4.CAE的前置處理主要解決什么問題？

的后世定義，或稱特征識別.

答：前巴處理程序的根本任務(wù)是根據(jù)輸入對象的幾何信息進(jìn)行有限元幾何造

從總體上存，特征可分為通用特征和應(yīng)用特征兩大類.

型，按照用戶擬定的計算機(jī)模型自動生成網(wǎng)格，以及進(jìn)行不同密度網(wǎng)格間的

1）通用特征

轉(zhuǎn)換和修補(bǔ)等。有實體建模與參數(shù)化建模.構(gòu)件的布爾運(yùn)算,單元自動劃分，

通用特征是從機(jī)械產(chǎn)品的幾何形狀抽望出來的一般性特征，由根本形狀特征

節(jié)點自動編號與節(jié)點參數(shù)自動生成，載荷及材料參數(shù)直接輸入與公式參數(shù)化

和附加形狀特征組成.根本形狀特征是表達(dá)一個零件總體形狀的特征.附加

導(dǎo)入，節(jié)點就而自動生成，有限元模型信息自動生成等功能，

形狀特征是對零件局部形狀進(jìn)行修改的特征.

5.CAE的后置處理的主要任務(wù)是什么？

2）應(yīng)用恃征

答：后置處理功能主要包拈繪制應(yīng)力、應(yīng)變、位移、速度和加速度等空間和

應(yīng)用特征是指各種工程專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域里所遇到的各種形狀特征。這些特征中

時間變化的曲線圖，同時，還要求能對上分析程序的結(jié)果進(jìn)行加工，如坐標(biāo)

有的仍以前述的通用特征為根底。但在設(shè)計、分折、制造等不同階段,可有

變換、插值、曲線光順、修訂輸出結(jié)果，以及有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑，

不同的特征定義,按機(jī)械零件的幾何形狀分，可大致分為軸類、盤類、支架

各種物理量:的加工與顯示，針對工程或產(chǎn)品設(shè)計要求的數(shù)據(jù)檢驗與工程標(biāo)準(zhǔn)

類、箱體類和自由曲面類等。

校核,設(shè)計優(yōu)化與模型修改等.

7.特征建模技術(shù)的實現(xiàn)方法有哪些？

6.優(yōu)化設(shè)計的根本原理是什么？

答：實現(xiàn)特征的具體方法如下：

答：優(yōu)化設(shè)計是在計算機(jī)廣泛椀用的根底上開展起來的一項設(shè)計技術(shù),優(yōu)化

（1）對于根本形狀特征，可以直接采用根拉;參數(shù)建立拓?fù)?、幾何信息的方法?/p>

設(shè)計提供了一種邏輯方法，它能在所有可行的設(shè)計方案中遂行最優(yōu)的選擇.

如拉伸類特征'旋轉(zhuǎn)類特征、掃描類特征、混合類特征,這類似于幾何造型

在規(guī)定條件卜得到最正確設(shè)計效果。其原那么是尋求最優(yōu)設(shè)計,其手段是計

系統(tǒng)中的根本體元的幾何、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立.

算機(jī)和應(yīng)用軟件,其理論是數(shù)學(xué)規(guī)劃法。