机械电子工程第三学期《CAD技术》.docx

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机械电子工程第三学期《CAD技术》

（CAD技术）（A）

一、填空题

1．通常将CATIA工具软件作为航空行业的CAD标准，而UG则作为模具行业的标准，AUTOCAD则常用于机械产品的设计场合。

2.CAD软件系统的构成包括了：

设计数据库、应用程序库和交互图形库三个功能层面的软件系统。

3.CAD系统按照计算机类型划分为五种配置形式：

微型机CAD系统、小型机CAD系统、中型机CAD系统、大型机CAD系统和巨型机CAD系统。

4.自动绘图机的工作原理是插补原理，其基本思想是直线插补或逐点比较插补计算。

5.阴极射线管图形显示器根据其工作原理通常可分为三类，即直接存储管式显示器、射线刷新式显示器、光栅扫描式显示器。

4.采用计算机对工程手册的数据处理中，对设计资料的处理方法有最小二乘法以及插值法两种。

5.数据的物理结构也称存储结构，是数据结构在计算机中的映像。

计算机中存储结构保留着数据的两个信息，具体说有顺序存储结构和链式存储结构两种。

数据结构结点信息包括两种域：

数据域和和指针域。

6.树的逻辑结构中，最高层的父节点称为根节点；最下层的子节点称为叶节点；各节点之间连线称为边。

二叉树遍历方法中前序遍历的顺序是根、左子树、右子树。

7.信息在计算机中存储与管理方式一般分为两种：

文件系统和，其中文件系统几种常用文件组织形式有：

顺序文件、索引文件、相对文件、直接文件（随机文件）。

8.众多的消隐算法可以被分成两大类，即线消隐和面消隐。

二、简答题

1．简述最小二乘法拟合曲线的基本思想。

在科学实验数据处理中，往往要根据一组给定的实验数据

，求出自变量x与因变量y的函数关系

，这是

为待定参数，由于观测数据总有误差，且待定参数ai的数量比给定数据点的数量少（即n＜m），因此它不同于插值问题.这类问题不要求

通过点

，而只要求在给定点

上的误差

的平方和

最小.当

时，即

这里

是线性无关的函数族，假定在

上给出一组数据

，

以及对应的一组权

，这里

为权系数，要求

使

最小，其中

这就是最小二乘逼近，得到的拟合曲线为y=s（x），这种方法称为曲线拟合的最小二乘法.

2．工程数据库系统的主要特点是什么？

用于工程、产品设计和分析；数据类型多，数据间关系复杂，每类数据调用量少；从查询到分析均依赖数据库，每次处理周期长，涉及记录量大；动态，岁设计过程展开，最终形成设计模型和结果；除数值字符外，还有图形数据，随设计过程，数据量迅速增长；模式复杂，数据节点表现为“多对多”的递归关系。

3.简述在CAD系统造型技术中，B样条曲线所具备的特性有哪些？

B样条曲线具有二阶连续性。

每段曲线在连接点能自然地保持斜率、曲率的连续和贯通；同时它还具有局部的可调性，改变某个控制点的位置，只影响到与该点有关的局部曲线.

4．简述在CAD工程数据结构中，链表结构的种类及其应用特点，以及其逻辑结构与物理结构。

链表结构是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，链表中各元素在存储介质上的顺序与其逻辑数据结构的顺序也不必一致，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

所以为表示数据元素之间的逻辑顺序关系，除了要有存储数据元素的数据域外，还要有存储指针的指针域。

循环链表：

是一种首尾相连的链表，其特点是链表中后一个结点的指针不再为空，而是指向头结点或第一个结点。

这样从表中任一结点出发都可找到表中其它结点。

单向链表：

表中每个数据元素占据一个存储单位（结点）

双向链表：

单向链表无法实现逆向操作，这导致它在有些情况下操作不便，效率低。

双向链表即是在单向链表中增加一个指向前趋结点的指针，这样链表就有两条方向不同的链，故称为双向链表。

三、计算分析题

1.说明二维图形变换矩阵的一般表达式T=

各部分的具体含义；写出相对于任意直线Ax+By+C=0的对称变换的分析操作步骤，并且列出其齐次组合变换矩阵。

直线Ax+By+C=0的对称变换的组合变换矩阵为：

（CAD技术）（B）

一、填空题

1．CAD系统的基本构成由五部分组成：

输入装置、外存储器、生产装备、输出装置和网络设备，其配置形式有四种：

主机终端形式、分布式台式计算机形式、工作站式、网络式。

2．自动绘图机的工作原理是插补原理，其基本思想是脉冲增量插补或数字增量插补。

3．阴极射线管图形显示器根据工作原理可分为三类，即随机扫描刷新式显示器、直接存储管式显示器、光栅扫描式显示器。

4．工程手册的数据处理中对设计资料的处理方法有最小二乘法和插值法两种。

5．数据的物理结构也称存储结构，是数据结构在计算机中的映像。

计算机中存储结构保留着数据的两个信息，具体说有顺序存储结构和链式存储结构两种。

数据结构结点信息包括两种域：

数据域和和指针域。

6．树的存储结构可有定长方式和不定长方式两种描述结点的方式。

对二叉树而言，深度为k的有2k-1个结点的二叉树称为满二叉树，结点的度数或者为0或者为2的二叉树称为二叉树。

二叉树遍历方法中先序遍历的顺序是左子树、根、右子树。

7．信息在计算机中存储与管理方式一般分为两种：

文件系统和，其中文件系统几种常用文件组织形式有顺序文件、相对文件、索引文件、直接文件（随机文件）。

对于顺序文件中某个记录查找的方式又可以有静态查找、动态查找、哈希表查找等方法。

8．众多的消隐算法可以被分成两大类线消隐和面消隐。

二、简答题

1．简述CAD技术所涉及的基础技术。

以计算机为工具，通过人机交互，处理产品设计过程中的图形和数据信息，辅助完成整个产品设计过程的一门综合技术。

包括数据管理技术、计算机网络技术、成组技术等

2．试述常用的CAD系统的外部存贮设备及其应用特点。

外部存储器，主要指各种驱动器磁盘。

软盘光盘硬盘U盘等。

缺点是速度慢，但可以不需要电力来维持，因此可以方便携带。

软盘是早期电脑信息传播的主要途径。

3．编写参数法绘图程序中确定参数的原则有哪些？

原则：

独立性：

功能明确单纯（子函数）

抽象性：

适应多种场合（特征参数）

可修改性：

“牵一发而动全身”

4．简述SolidWorks工具软件在特征造型中常用的四种特征命令，以及其操作要点和主要功能。

SolidWorks工具软件在特征造型中常用特征命令包括拉伸、旋转、扫描、放样等。

拉伸凸台/基体：

以一个或两个方向拉伸一草图或绘制的草图轮廓来生成一实体

旋转凸台/基体：

绕轴心旋转一草图或所选草图轮廓来生成一实体特征。

扫描：

沿开环或闭合路径通过扫描闭合轮廓来生成实体特征。

放样凸台/基体：

在两个或多个轮廓之间添加材质来生成实体特征。

三、论述题

1．试述最小二乘法拟合曲线的基本思想。

在科学实验数据处理中，往往要根据一组给定的实验数据

，求出自变量x与因变量y的函数关系

，这是

为待定参数，由于观测数据总有误差，且待定参数ai的数量比给定数据点的数量少（即n＜m），因此它不同于插值问题.这类问题不要求

通过点

，而只要求在给定点

上的误差

的平方和

最小.当

时，即

这里

是线性无关的函数族，假定在

上给出一组数据

，

以及对应的一组权

，这里

为权系数，要求

使

最小，其中

这就是最小二乘逼近，得到的拟合曲线为y=s（x），这种方法称为曲线拟合的最小二乘法.

2．说明二维图形变换矩阵的一般表达式T=

各部分的具体含义，并写出对任意直线Ax+By+C=0的对称变换的组合变换矩阵。

直线Ax+By+C=0的对称变换的组合变换矩阵为：

（CAD技术）（C）

一、填空题

1．通常将CATIA工具软件作为航空行业的CAD标准，而UG则作为模具行业的标准，AUTOCAD则常用于机械产品的设计场合。

2.CAD软件系统的构成包括了：

设计数据库、应用程序库和交互图形库三个功能层面的软件系统

3.CAD系统按照计算机类型划分为五种配置形式：

微型机CAD系统、小型机CAD系统、中型机CAD系统、大型机CAD系统和巨型机CAD系统。

4.自动绘图机的工作原理是插补原理，其基本思想是直线插补或逐点比较插补计算。

5.阴极射线管图形显示器根据其工作原理通常可分为三类，即直接存储管式显示器、射线刷新式显示器、光栅扫描式显示器。

6.采用计算机对工程手册的数据处理中，对设计资料的处理方法有最小二乘法以及插值法两种。

7.数据的物理结构也称存储结构，是数据结构在计算机中的映像。

计算机中存储结构保留着数据的两个信息，具体说有顺序存储结构和链式存储结构两种。

数据结构结点信息包括两种域：

数据域和和指针域。

8.树的逻辑结构中，最高层的父节点称为根节点；最下层的子节点称为叶节点；各节点之间连线称为边。

二叉树遍历方法中前序遍历的顺序是根、左子树、右子树。

9.信息在计算机中存储与管理方式一般分为两种：

文件系统和，其中文件系统几种常用文件组织形式有：

顺序文件、索引文件、相对文件、直接文件（随机文件）。

10.众多的消隐算法可以被分成两大类，即线消隐和面消隐。

二、简答题

1．简述最小二乘法拟合曲线的基本思想。

在科学实验数据处理中，往往要根据一组给定的实验数据

，求出自变量x与因变量y的函数关系

，这是

为待定参数，由于观测数据总有误差，且待定参数ai的数量比给定数据点的数量少（即n＜m），因此它不同于插值问题.这类问题不要求

通过点

，而只要求在给定点

上的误差

的平方和

最小.当

时，即

这里

是线性无关的函数族，假定在

上给出一组数据

，

以及对应的一组权

，这里

为权系数，要求

使

最小，其中

这就是最小二乘逼近，得到的拟合曲线为y=s（x），这种方法称为曲线拟合的最小二乘法.

2．工程数据库系统的主要特点是什么？

用于工程、产品设计和分析；数据类型多，数据间关系复杂，每类数据调用量少；从查询到分析均依赖数据库，每次处理周期长，涉及记录量大；动态，岁设计过程展开，最终形成设计模型和结果；除数值字符外，还有图形数据，随设计过程，数据量迅速增长；模式复杂，数据节点表现为“多对多”的递归关系。

3.简述基于编码的求交算法的编码规则。

把包含窗口的平面区域沿窗口的四条边线分成九个区域，如下图所示。

用四位二进制码来标识线段的端点位于九个区域中的哪一个区域内。

四位编码规则如下：

第一位置1：

线段端点位于窗口左侧；

第二位置1：

线段端点位于窗口右侧；

第三位置1：

线段端点位于窗口下面；

第四位置1：

线段端点位于窗口上面；

否则相应位置零。

对于不能判定完全可见和完全不可见的线段，需要对线段进行再分割，即找到与窗口一个边框的交点，根据交点位置，也赋予4位代码，并对分割后的线段进行检查，或者接受，或者舍弃，或者再次进行分割。

重复这一过程，直到全部线段均被舍弃或被接受为止。

线段与窗口边求交次序的选择是任意的。

但是无论哪种次序，对于有些线段的裁剪，可能不得不重复4次，计算与4条窗口边的交点。

4．简述在CAD工程设计中，对于设计数据的一元列表函数的插值处理方法。

线性插值（两点插值）

X

x1x2x3……….xn

Y

y1y2y3……….yn

改写成为：

抛物线插值（三点插值）

三、计算分析题

17.用图示与矩阵的形式写出由图形1到图形2的变换过程。

要求给出每一步变换的图示及相应变换矩阵，并给出总变换过程的组合矩阵（写成相乘形式即可，不必求最终结果）。

缩放因子为s。

图2

（1）对原点对称

（2）比例变换

（3）平移变换

组合矩阵：