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08年《计算机辅助设计》大补考复习题

一、名词解释

消隐、几何造型、、CAPP、CAM、错切变换

二、填空题

1．网络结构有、两种。

局域网有两种形式和。

2．．栈的逻辑结构特点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

3．二维图形基本变换包括＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。

4．常用的几何造型方法有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。

5．常用的优化设计方法有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。

6．在计算机图形学中有三个重要的色彩模型＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。

7．数控机床的编制程序有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿两种。

三、简述题或简答题

1．简述数控加工的主要优点？

2．B样条曲线的主要性质有那些？

3．实体造型的基本方法有哪些？

4.简述数控机床的组成

5．简述曲面造型的优缺点。

6.简述PREMO的特点。

四、论述题或问答题

1．CAD系统的主要功能有哪些？

2．网络结构具有的功能有哪些？

3．简述树的逻辑结构特点。

4．发展CIMS可以获得哪些效益？

5．有限元法在工程设计中有哪些优点？

6．论述IGES与STEP的区别。

计算机辅助设计课程复习题答案

（一）名词解释

1.CAD概念：

——1——

CAD是由人和计算机合作,完成各种设计的一种技术。

这种技术是在对设计过程认真分析后，按人与计算机的各自所长去完成各自最合适的部分。

2.图形扫描仪：

——18——

图形扫描仪是将图形（如工程图等）和图像（如照片、广告画等），经过光电扫描转换装置的作用，扫描输入到计算机中，以象素信息进行存储表示的一种输入设备。

3.输入设备：

——16——

把外界的信息（数据、程序和各种字符信息等）变成计算机能够识别的电子脉冲的设备成为图形输入设备。

4.网络协议：

——24——p15

为了使网络中信息交换能正常有效地进行，一般都分层次规定了双方通信的约定，成为协议。

5.输出设备：

——18——

把计算机工作的中间结果和最终结果表示出来的设备，成为输出设备。

6.数据：

——45——

是描述客观世界和主观世界的所有能输入计算机中并被计算机处理的信息集合。

7.数据元素：

——45——

是数据抽象的基本单位，是数据集合中的一个个体。

8.数据项：

——45——

数据项是数据的最小单位。

9.结点：

——45——

用一个位串表示一个数据元素，这个位串就称为一个结点（也叫记录）。

10.域：

——45——

当数据元素由若干个数据项组成时，则位串中对应于每个数据项的子位串称为这个结点的域。

11.指针：

——45——

指针域中存储的信息称为指针。

12.数据的逻辑结构：

——45——

是抽象的数据元素之间的逻辑关系，常见的数据的逻辑结构有线性表、数组、数和图四种。

13.数据的存储结构：

——45——

是数据元素在计算机存贮设备中的表示与配置（也称数据的物理结构），常见的有顺序结构和链表结构。

14.映象：

——45——

是指计算机通过特定的软件把数据元素写入存贮器形成数据存贮结构的过程，包括数据元素本身的映象和数据间关系的映象。

15、据类型（46页）

是指程序设计语言允许变量的种类.

16、几何信息（50页）

一般指形体在欧氏空间中的位置和大小.

17、拓扑信息（51页）

是指形体各分量（点,边,面）的数目及其相互间的联系关系.

18、非几何信息（52页）

是指产品除描述几何信息和拓扑信息以外的信息.

19、数据库概念54页

为满足某一协作组多个用户的多种需要,在计算机系统中按照一定的数据模型组织,存储和使用的相互关联的数据集合:

这些数据的存储独立于2应用程序:

对数据的插入,修改和检索是按一种公共的可控制的方法进行的.

20、数据库系统概念（55页）

是一种能够管理大量的,持久的,可靠的,共享的数据的工具.

21、层次模型（57页）

用树结构表示空间实体之间联系的模型.

22、网络模型（57页）

用网状关系的图结构表示空间实体之间联系的模型.

23、关系模型（58页）

用表格数据来表示实体和实体间联系的模型.

24、管理型数据（59页）

主要包括产品设计和制造中所有到的数据资料.

25、设计型数据（59页）

主要是指在工程设计和工业设计及其制造中产生的数据.

26、图形数据（59页）

包括工程图表,二维工程图形,三维几何造型等数据.

27、独立的软件包（59页）

是指一些能够独立处理局部设计的工程计算或图形处理软件.

28、用户域（65页）

是指程序员用来定义草图的整个自然空间（WD）.

29、窗口域：

P65

通常把用户指定的任一区域（W）叫窗口。

30、屏幕域：

P66

屏幕域是设备输出图形的最大区域，是有限的整数域。

31、视图域：

P66

任何小于或等于屏幕的区域都称为视图区。

32、恒等变换：

P75

点的位置变换前后没有发生变动，故称单位矩阵为恒等变换矩阵，相应的变换为恒等变换。

33、比例变换：

p75

等比例变换和局部比例变换统称为比例变换。

34、对称变换：

p75

二维图形对称变换是指图形变换前后对称于某一特定的直线或特定的点。

35、错切变换：

p76

指图形沿X,Y,Z三个方向的错切变形。

（标准答案）

错切变换是指图形沿着某坐标方向产生不等量的移动而引起图形变形的一种变换。

36、旋转变换：

p77

某点绕原点旋转即为旋转变换。

37、组合变换：

p78

组合变换是由两个或多个连续发生的基本变换组合而成。

38、齐次坐标表示法：

p80

用n+1维向量表示n维向量的方法叫做齐次坐标表示法。

39、平移变换：

p87

平移变换是使图形在空间平行移动到某一指定的新位置，其形状和大小都不变。

40、插值：

p100

求给定型值点之间在曲线或曲面上的点称之为曲线或曲面的插值。

41、逼近：

p100

求出在几何形状上与给定型值点列的连接线相近似的曲线或曲面，称之为曲线或曲面的逼近。

42、光顺:

100页——

光顺通俗的含义是指曲线的拐点不能太多,若太多,曲线看上去拐来拐去，很不顺眼。

43、光滑：

100页——

光滑是指曲线和曲面在切矢量上的连续性，或更精确的要求是指曲率的连续性。

44、拟合：

100——

拟合是指在曲线.曲面的设计过程中,用插值或逼近方法使生成的曲线和曲面达到某些设计的要求,使人看上去”光顺”.”光滑”。

45、Bezier曲线：

102页——

1962年法国雷诺汽车公司的P.E.Bezier构造了一种以”逼近“为基础的参数曲线,以这种方法为基础设计出的曲线称为Bezier曲线。

46、Bezier曲面：

105页——

基于Bezier曲线，很容易求得Bezier曲面的边界曲线以及曲面上的任一点坐标值，从而得到相应的Bezier曲面。

47、B样条曲线：

106页——

B样条曲线由多边形定义曲线，整条曲线是由分段的低次曲线连接而成。

48、B样条曲面：

107——

B样条曲面是由B-Spline曲线拓广而得。

49、NURBS曲线：

108页——

NURBS曲线是一向量值的分段有理多项式的函数。

50、NURBS曲面：

108页——

同第8题

51、几何造型：

110页——

几何造型是一种技术，它能将物体的形状和属性存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型。

52、几何造型系统：

110页——

通常把能够定义、描述、生成几何模型，并能交互地进行编辑的系统称为几何造型系统。

53、线框造型：

111页——

线框造型是以空间顶点、棱线表示的三维形体。

54、曲面造型：

111页——

曲面造型是用有向棱边围成的部分来定义形体表面，由面的集合来定义形体。

55、实体造型：

112页——

实体造型用全封闭的三维实体表示，它只有完整性，无二义性。

它不仅定义了立体的表面，而且还定义了立体的内部形状，使立体的实体物质特性得到了正确的描述，是三维软件普遍采用的建模方式。

56、消隐-----（第128页）

消隐是指在三维图形显示中,选用合适的投影方法,消除实际上看不见的线或面给人以对图形的立体感。

（第128页）

58、明暗处理模型-----（第135页）

为了模拟这一物理现象，我们用一些数学公式来近似计算物体表面的反射或透视规律，这种公式称为明暗处理模型。

59、CAPP-----（第168页）

计算机辅助工艺设计简称CAPP,是应用计算机快速处理信息功能和具有各种决策功能的软件来自动生产工艺文件的过程。

60、CAM-----（第158页）

计算机辅助制造。

61、NC-----（第172-176页）

数字控制。

62、CNC-----（第180页）ComputerNumericalControl计算机数控

CNC系统是利用存贮在计算机存贮器中的程序系统,对机床实现数字控制。

63、DNC-----（第181页）=DirectNumericalControl,直接数字控制...

DNC是计算机管理数控系统的第二种重要方法,是一个为了按要求向各个机床分配数据而将一组数字控制机床与存储零件程序或机床程序的公用存储器连接起来的系统。

64、AC-----（第183页）

AC系统是自动控制系统。

它是根据加工中测得的加工变量去控制切削速度和进给量的一个控制系统。

65、CIMS-----（第186页）=Computer-IntegratedManufacturingSystem,计算机集成制造系统...

CIMS是在柔性制造技术、计算机技术、信息技术以及系统科学的基础上，将制造工厂的生产、经营活动所需的各种分布的自动系统通过简化、要素与标准化有机地集成起来，以获得适用与多品种，中小批量生产的高效益，高柔性的智能生产统。

66、虚拟系统-----（第195页）

67、VP-----（第196页）

68、3I-----（第195页）

VR的基本特征。

69、VM-----（第196页）

是在计算机中模拟一个真实产品在整各生命周期内的各个阶段。

70、CAID-----（第213页）

计算机辅助工业设计，即在计算机及其相应的计算机辅助工业设计系统的支持下，进行工业设计领域的各类创造性活动。

（二）填空题

1．CAD技术的发展过程大致为形成、成熟、大发展三个阶段。

P2

2．CAD是ComputerAidedDesign的英文缩写；CAM是ComputerAidedManufacturing的英文缩写；NC是NumericalControl的英文缩写；CNC是ComputerNumericalControl的英文缩写；DNC是DirectNumericalControl的英文缩写；AC是AdeptiveControl的英文缩写；CAPP是ComputerAidedProcessPlanning的英文缩写。

CIMS是Computer-IntegratedManufacturingSystem的英文缩写；VRVirtualReality的英文缩写；CAID是ComputerAidedIndustralDesign的英文缩写。

3．CAD技术主要应用于航空、汽车、机械、电子建筑、工业设计、化工、船舶等领域。

P1-P3-P4-6

4．网络结构有广域网、局域网两种。

局域网有两种形式采用点到点通道和采用广播信道。

P13-14

5．CAD输入设备主要包括键盘、光笔、鼠标器、触摸屏、图形输入板、图形扫描仪、数码相机．P16-18

6．CAD输出设备主要包括显示器、打印机、绘图机。

P19-21

7．绘图精度包括静态精度、重复精度、零位精度、总精度。

P22

8．常用的外存储设备有磁带、磁盘、光盘。

P22

9．CAD系统软件主要有操作系统、程序设计语言、窗口系统、网络通信、数据库及数据库管理软件oP23-24

1O．CAD支撑软件包括图形软件、工程分析和计算机软件、文档制作软件。

P24-25

11．GKS是一个二维图形标准；GKS一3D是一个三维图形国际标准。

CGM为图形元文件；CG-I为计算机图形接口；IGES为基本图形交换技术规范；STEP为产品模型数据交换标准；PREMO为多媒体对象描述环境。

P34.P35.P36.P38.P38.P41

12．栈的逻辑结构特点是先进后出。

P46

13．队列的逻辑结构特点是先进先出。

P47

14．数据库结构分为三级模式外模式、概念模式、内模式。

P56

15．最常用的数据库有三种，即层次模型、网络模型、关系模型数据库oP57

16．工程数据库数据类型主要有四种．即管理型数据、设计型数据、图形数据、独立的软件包P59

17．工程数据库系统的主要特点有数据模型的复杂性、数据模型的多样性、数据模型的动态性。

数据类型的多样性、数据类型的交互性、数据类的版本控制。

P59－60

18．二维图形基本变换包括恒等变换、比例变换、对称变换、旋转变换、错切变换。

P75

19．三维图形基本变换包括比例变换、旋转变换、对称变换、错切变换、平移变换o’P82

20．透视投影变换包括一点透视变换、二点透视变换、三点透视变换。

P92-93

21．对参数方程处理的几种常用方法为插值、逼近、光顺、光滑、拟合。

P100

22．观察数据、测量数据、统计数据等为数值型数据；文字、符号、图形、颜色、声音等为非数值型；视觉、嗅觉、味觉、触觉、意识等的人体感知觉为模糊信息型数据。

P45

23．数据元素是数据的最小单位。

P45

24．数据结构是指数据元素之间抽象化的相互关系，与数据元素本身的具体内容无关。

P

25．域可分为信息域和指针域。

P45

26．关于拓扑信息有一个欧拉公式F+V-E=2+R-2H。

F为面数，V为顶点数，E为边数，R为面上的孔洞数，H为体中的空穴数。

P51-52

27．B样条曲线的性质为1.直观性、2.凸包性、3.局部可调性、4.几何不变性、5.变差缩减性.P106

28．常用的几何造型方法有1.线框造型、2.曲面造型、3.实体造型、4.特征造型、5.分数维造型.P111

29．实体造型的主要方法有基本体系引用法、扫描表示法、单元分解法、结构实体几何表示法、边界表示法.P113

30．实体造型的混合表示有CSG和B-Rep的混合、CSG和扫描表示法的混合.P117

31．目前，特征造型系统的实现主要采用特征交互定义、特征自动识别、特征自动重构、基于特征的造型等四种途径。

P120

32．分数维造型最常用的模型有随机插值模型、粒子系统模型、正规文法模型、迭代函数系统模型oP125-126

33．从某个点光源照射到物体表面上的一点，再反射出来的光，可以分为三部分，即漫反射光、泛光、镜面反射光oP135

34．在计算机图形学中有三个重要的色彩模型RGB、CMY、HSV。

P141

35．有限元的单元类型有一维单元、二维单元、三维单元P146

36．有限元计算程序应具备前置处理和后置处理功能。

P149

37．前置处理程序的基本功能为生成点坐标、生成单元、引进边界条件、单元物理、几何属性的编辑、单元分布载荷的编辑.P150

38．常用有限元自动生成方法有映射法、拓扑分解法、结点连元法、空间分解法.P151

39．在优化设计中，建立数学模型的三个基本要素为设计变量、约束条件、目标函数。

P153

40．常用的优化设计方法有一维搜索法、单纯形法、惩罚函数法。

P156

41．CAD／CAM技术的贡献具体表现在并行工程、虚拟新产品开发、实现CIMS的基础几个方面。

P164-165

42．CAE方法主要涉及限元法、边界元素法、模态分析法三种方P166

43．CAPP系统主要分为两大类派生法CAPP系统．生成法CAPP系统。

P171

44．CAPP的几项关键技术为CAPP零件信息的输入、特征识别技术、工艺数据库.P171

45．数控机床韵编制程序有手工编程、自动编程两种。

P173

46．数控运动的控制方式有点位控制、直线控制、轮廓控制。

P176

47．CIMS的主要技术特征是智能化、综合化。

P185

48．VR的基本特征为3I，即沉浸、交互、构想P195（用中文表示）

49．CAID主要技术问题可归纳为现代设计方法的研究、创新设计技术的研究、设计过程中的智能技术研究、设计过程中并行、协同、全生命周期设计技术研究、实际过程中的人机交互技术.P216

50．在CAID技术领域中，计算机辅助造型技术的研究主要体现在造型的自由曲面设计、草图设计等方面。

P213

51．几种常用的窗口为Smalltalk、Macintosh、News（Network-extensibleWindowSystem）、WindowsP42

52．几何造型贯穿于产品的设计、绘图、制造、装配等过程。

P127

（三）简述或简答题和论述或问答题

1．CAD产生的效益主要体现在哪几个方面?

（7-8页）

1.提高生产率2.缩短生产周期3.提高设计质量4.设计错误较少5.设计精度高6.设计绘图地标准化7.图形易于理解8.制造中地益处

2．CAD系统的主要功能有哪些。

（8-9页）

1.建立几何模型2.工程分析3.设计审查与评价4.自动绘图

3．CAD系统的基本组成有哪些?

（10页）

1.主机2.输入设备3.输出设备4.人机对话设备5.外存储设备

4．CAD系统的分类（从硬件角度分析）。

（11页）

1.主机系统2.小型机系统3.工程工作站系统4.微机系统

5．网络结构具有的功能。

（11页）

计算机之间实现数据传送;网内各站点上地数据库实现共享;网内各站点上地软件,包括各种语言处理程序服务程序等实现共享;网内的计算机和外部设备等硬件资源实现共享;网内各站可互为后备,以提高系统的可靠的性;网内各站点实现负荷合理分配等.

6．CAD系统软件分类。

（23页）

1.系统软件2.支撑软件3.应用软件

7．CAD系统软件主要有哪些?

（23-24页）

1.操作系统2.程序设计语言3.窗口系统4.网络通信5.数据库及数据库管理软件

8．CAD支撑软件主要有哪些?

（24-25页）

1.图形软件2.工程分析和计算软件3.文挡制作软件

9．CAD系统设计应考虑的问题有哪些?

（26页）

1.明确设计系统的要求2.确定近期与长远的目标3.确定系统的集成水平

1O．CAD系统设选择的原则有哪些（包括软件和硬件）?

（26-28）

软件选软件选择原则:

1.1.要有标准的操作系统2.具有友好的用户界面3.具有齐全的技术文挡优良的可读性和HELP功能

4.具有强大的会图功能和几何造型功能5.具有分析计算和集成功能.

硬件选择原则:

1.具有良好的开放性2.合理的性能价格比3.图形处理功能4.网络功能5.扩充功能

6.技术支持与售后服务7.整个硬件系统运行可靠,维护简单.

11．设计图形软件应遵循的设计原则有哪些?

P30-31

（1）简要性.一致性.和相容性

（2）完整性和紧凑性（3）无关性和多样性

（4）多用性和移植性（5）友好性,清晰性和容错性（6）经济性和开发性

12．简述树的逻辑结构特点。

P47

13．简述线性表的顺序存贮结构的特点。

P48

（1）有序性别各数据元素之间的存贮与逻辑顺序是一致的.

（2）均匀每个数据元素所占存贮空间的长度是相等的.

14．叙述数据库系统的主要特点。

P56

1.数据共亨2.数据的结构化3.数据的独立性4.数据的保护性

15．叙述工程数据库系统的主要特点。

P59-60

1.数据模型的复杂性2.数据类型的多样性3.数据类型的动态性

4.数据类型的灵活性5.数据类型的交互性6.数据类型的版本控制

16．Bezier曲线的性质。

P103

（1）端点性质

（2）对称性（3）凸包性（4）几何不变性

17．B样条曲线的主要性质。

P106-107

（1）1直观性

（2）凸包性（3）局部可调性（4）几何不变性（5）变差缩减性

18．简述线框造型的优缺点。

P111

1．线框造型的优点

（1）由于有了物体的三维数据，便可以产生任意视图，视图之间能保持正确的投影关系，这为生成多个视图的工程图带来了很大的方便。

（2）构造模型时操作简单，在CPU时间及存储方面开销底。

（3）用户几乎不用培训，使用系统就好象是人工绘图的自然延伸。

2．线框造型的缺点

（1）因为物体的所有棱线将全部显示出来，其真实形状须由人的解释才能理解，因此会产生多义性的理解。

（2）线框造型中没有曲面信息，不能绘制曲面轮廓线。

（3）在数据结构中由于缺少拓扑信息，所以不能构成实体，无法识别面与体，更谈不上区别体内和体外。

19．简述曲面造型的优缺点。

P112

1．曲面造型的缺点

曲面造型能实现以下功能：

线和面的消隐、明暗处理、着色、表面积计算、面面求交、数控刀具轨迹生成、有限元网格划分等。

2．曲面构造的缺点

曲面造型有时会产生对物体二义性的理解；操作比较复杂。

20．简述特征造型的特点。

P121

（1）过去的CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，都是着眼与完善产品的几何描述能力，而特征造型则是着眼于更好的表达产品的完整的技术和生产管理信息，为建立产品的集成信息模型服务。

它的目的是用计算机可以理解和处理的统一产品模型替代传统的产品设计和施工成套图纸以及技术文档，使得一个工程项目或产品的设计和生产准备各个环节可以并行展开，信息流畅通。

（2）它使产品设计工作在更高的层次上进行。

设计人员的操作对象不在是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，特征的引用直接体现了设计意图，使得建立的产品模型很容易为别人理解和组织产生，设计的图样更容易修改。

设计人员可以将更多的精力用在创造性构思上。

（3）它有助于加强产品设计、分析、工艺设备、加工、检验各部门间的关系，更好的将产品的设计意图贯彻到各个后续环节，并且及时得到后者的意见反馈，为开发新一带的基于统一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造前提。

（4）它有助于行业内的产品设计和工艺的规范化、标准化和系列化，使得在产品设计中及早考虑到制造要求，保证产品结构有更好的工艺性。

（5）将推动各行业实践的归纳、总结，从中更多地提炼出规律性知识，丰富各领域专家系统的规则和知识库，促进智能CAD系统和智能制造系统的逐渐实现。

21．简述优化设计的一般过程。

P156-157

1.建立优化设计的数学模型2.选择优化方法3.寻求最优解4.计算机求解

22．画出优化设计解算的一般流程图。

P157图9.4

23．用框图表示CAD系统的功能模型。

P158图10.1

24．用框图表示．CAPP系统的功能模型。

P159图10.2

25．用框图表示CAM系统的功能模型。

P160图10.3

26．简述产品的传统设计过程。

第162页

产品的传统设计过程一般为：

市场调研——提出设计任务——确定设计说明书——构想总体方案——实施设计方案——有限元分析、优化设计——文档生成——产品试制——根据市场反馈进行修改。

27．简述CAD／CAM的生成流程。

第163页

（1）提出设计任务。

（2）进行工程分析。

（3）进行设计校核。

（4）自动绘图。

（5）编制工艺规程，进行数控加工。

28．叙述CAPP系统的