现代设计法计算机辅助简答题.docx

1、现代设计法计算机辅助简答题1什么是CAD？什么是CAD系统？1CAD是指人们在计算机软，件硬件的辅助下对产品或工程进行设计、绘图分析，修改和编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。2CAD系统一般把应用于CAD作业的计算机.软件.及外围设备总称为CAD系统.2为什么CAD系统大都采用人机交互方式工作？CAD不是完全的设计自动化。实践经验证明，完全的设计自动化是非常国难的。CAD是将人的主导性与创造性放在首位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机的结合起来从而提高设计质量、缩短设计周期，降低设计费用。因此，人机交流以及人机交互工作方式是CAD系统的显著特点。3.CAD技术在机械工业中有那些主要

2、应用？结合你用过或见过的“CAD的应用”举一例说明。答：CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面：(l）二维绘图(2）图形及符号库(3）参数化设计(4）三维造型(5）工程分析(6）设计文档及生成报表例：比如，现代数控加工程序的编制4与传统的设计方法相比较，CAD技术的主要特点有那些？答：CAD技术的主要特点有以下几个方面：.(l）制图速度快(2）图样格式统一，质量高，促进设计工作规范化、系列化和标准化。(3）提高分析计算速度、能解决复杂的设计计算问题。(4）易于技术资料的保存和查找，修改设计快，缩短了产品的设计周期。(5）设计时可预估产品性能。5结合实际应用说明CAD工作过程？答：例如利用

3、CAD设计一个零件的过程：(l）定义产品的几何模型，进行零件的形体设计，一般用实体造型的方法建立零件的立体图。(2）转换为具体的数据(3）根据后续工作抽取模型中的数据进行处理(4）进行工程分析及计算(5）进行详细设计(6）编制全部设计文档，输出工程图。6从硬件配置方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？答：根据CAD系统中配配的计算机硬件进行分类，这是目市最常用的分类方法(l）集中式主机系统。该系统由一台集中的大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。优点：有一个集中的数据库统一管理所有数据缺点：由于所有软件都存在主机里，一旦主机失误将影响用户的工作当计其量过大时，系统

4、响应变慢，甚至于会出现个别终端等待现象。早期的CAD系统大多属于这种类型。(2）分布式工程工作站系统。工程工作站系统本身就是一个独立的单用户CAD系统，也可以以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机联成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备(3）微型计算机系统：计算能力和图形处理功能不如工程工作站，但是价格低、使用方便。7企业采用CAD技术好处和风险有那些？为什么短期内效果不显著？采用CAD技术的好处是能够提高设计质量、缩短设计周期，降低设计成本，从而加快了产品更新换代的速度，使企业保持良好的竞争能力。但会给企业带来一定的风险和问题，如投资大

5、，需要投入一大笔资金购买软、硬件及支付培训和开发费用；一般不能在段时间内产生效益还有需要一批掌握CAD技术的、具有良好素质的工程技术人员队伍，对原有的技术人员需要培训，这也是影响企业是否采CAD技术一个重要因素8简要叙述CAD到目前为止的大体发展过程。你认为CAD技术今后的发展方向那些？答：CAD技术发展的历史大致如下：（l）第一代CAD系统出现于50年代末60年代初，美国学者提出了著名的SketchPad系统，为交互式图形学和CAD技术莫定了基础。(2）第二代CAD系统始于70年代，出现了将CAD硬件与软件配套交付用户使用的交钥匙系统，大多数还是在16位机上实现的三维线框系统及二维绘图系统，

6、只能解决一些简单的产品设计问题。(3）第三代CAD系统始于80年代，在设计与制造方面做到了将设计与制造的各种各样的要求结合起来，导致了新理论、新算法的大量涌现。(4）进入90年代，实体造型、特征造型、曲面造型、真实感图形显示等技术飞速发展。各种功能强大的造型软件相继出现。(5）现在，CAD技术仍在向前发展，在国外有人称它为下一代CAD系统，这是一种支持新产品设计的综合性环境支持系统，它能全面支持异地的、数字化的、采用不同设计哲理与方法的产品设计工作。9.一个典型的CAD系统的硬件一般有那几部分组成？各部分的作用是什么？答：一个典型的CAD系统基本硬件组成，一般户主机、输入设备、输出设备和储存设

7、备四部分组成。(1）中央处理器CPU是控和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置，是系统的核心。(2）输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。“定位”是确定和控制光标在屏幕图形上的位置，“拾取”是选取屏幕图形上的某一内容。理想的图形设备应兼有上述两种功能。(3）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。(4）数据储存设备主要指外储存器，是用来储存大量的暂时不用而等待调用的程序和数据的装置。2.CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面？答：CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面：（1）二维绘图 （2）图形及符号

8、库 （3）参数化设计 （4）三维造型 （5）工程分析（6）设计文档和生产报表 与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些？答：数据库系统的主要特征：（1）实现了数据共享，减少了数据冗余（2）数据存储的结构化（3）加强了数据的独立性（4）加强了对数据的保护从硬件配置方面看，CAD系统大体可分为几种类型？每种类型的特点如何答：从硬件配置方面看，CAD系统大体可分为3种类型：（1）集中式主机系统 该系统由一台集中的大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。这种系统的优点是有一个集中的数据库统一管理所有数据，缺点是由于所有软件都存在主机里，一旦主机失误，将影响用户的工作。另一方面，当计算量过大时

9、，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待现象。（2）分布式工程工作站系统 工程工作站系统本身就是一个独立的单用户CAD系统，也可以以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机联成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备。（3）微型计算机系统 虽然它的计算能力和图形功能不如工程工作站，但价格低、使用方便，性能与低档工作站接近10输入设备的作用是什么？常用的输入设备有那些？答：输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。常用的输入设备有：键盘（Keyboard）、光笔、数字化仪、图形扫描仪。11简单说明光

10、笔、鼠标器、数字化仪、图形扫描仪的工作原理？答：(1）光笔是一种检测装置，它能将屏幕上的显示状态转换为电信号，送给计算机。(2）鼠标器是一种手动输入的屏幕指示装置，一般有2到3个功能键，用来控制和移动光标在屏幕上的位置，以便在该位置上输入图形、字符或从屏幕菜单上选择需要的项目。它有机械式和光电式之分。机械式鼠标器在底部装有两个相互垂直的滚轮，有两个电位计分别与滚轮相连，当鼠标在柔板上滚动时，电位计记录在、和y方向的增量，经转换成数字信号后送入计算机，就可移动光标；光电式鼠标器则是利用光学传感机构跟踪屏幕上的光标。鼠标器只提供运动的增量，而不依赖于一个给定的坐标原作为起始位置的参考(3）数字化仪

11、因制作原理不同，有四种结构形式，电磁感应式、静电感应、超声波式。现已常用的电磁感应式(4）图形扫描仪是直接把图形扫描输入到计算机中，CCD扫描仪工作原理如下：用光源照射原稿经过模数转换器、图像数据暂存器等，最终输入到计算机，或者图形输出装置。12输出设备的作用是什么？常用的输出设备有那些？答：(l）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。(2）常用的输出设备可以分为两大类：一是与图形输入设备相结合构成具有交互功能的可以快速生成和删改图形的显示设备二是在纸或者其它介质上输出的可以永久保存图13结合你单位或你的实际情况，说明如何配置一个CAD系统？应具有那些主要的硬件和软件配置

12、？配置CAD系统需要考虑硬件和软件两部份，可根据需要和经济条件适当配置。我单位配置的CAD系统如下：(l）在硬件方面：个人微型计算机一台：输入设备有鼠标器和建盘；输出设备有显示器、打印机、绘图仪采用硬磁盘作为外存储设备。（2）在软件方面win xp autoCAD 等14.CAD系统中的软件可以分为哪几类？说明各类软件的主要作用。答：在CAD系统中，软件可分为三大类：(l）系统软件。系统软件是直接配合硬件工作，并对其它软件起支撑作用的软件，主要是指操作系统和各种计算机语言。(2）支撑软件。CAD支撑软件是指在CAD系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件。(3）专用应用软件：专用应用软件

13、是专门为适应用户特定使用条件需要而开发的软件。15.系统软件包括那些类型的软件？答：系统软件件包括操作系统、计算机语言、网络通信及管理软件和数据库及数据库管理软件16什么是操作系统？它的主要功能有那些？答：操作系统是对计算机系统硬件（包括中央处理器、储存器、输入输出设备等）及系统配置的各种软件进行全面控制和管理的程序的集合。它负责对计算机系统内的所有资源进行监控，使之协调、高效的工作，是计算机最底层的软件，其它软件要在操作系统的支持下工作。它具有五方面的管理功能断管理。即内存分配管理、文件管理、外部设备管理、作业管理和中17.CAD系统的支撑软件主要有那些？其作用各是什么？答：(l）基本图形资

14、源软件。这是一种，跟据各种图形标准或规范实现的软件包，大多是供应用程序调用的图形子程序或函数库。由于是根据标准研制而成的，因此与计算机硬件无关，利用它们所编写的应用程序原则上可以在具有这些图形资源的任何计算机上运行，因此具有优良的可移植性。(2）二维、三维绘图软件。这类软件主要解决零件图的详细设计问题，输出符合工程要求的零件图或装配图。(3）几何造型软件。这类软件主要解决零部件的结构设计问题，储存它们的三维几何数据及相关信息。(4）工程分析和计算软件。针对机械工程领域的需要，时常配备以下商品化软件：计算方法库，解决各种数学计算问题；优化方法库及常用零部件优化模型库；常用及通用有限元分析软件；机

15、构分析与综合；机械系统动态分析软件；注塑模具分析软件等。(5）文档制作软件。这类软件可以快速生成设计结果的各种报告、表格、文件、说明书等；可以方便地对文本及插图进行各种编，还应支持汉字处理。18什么是软件工程？以软件工程万法开发软件大概要经过那些王要阶段？答：软件工程就是采用工程化地方法进行软件开发。早期地软件程序设计，大多数程序设计人员都是个体作业，随意性大。时间表明，对于大型的软件系统，上述工作方法难易保证质量和组织集体合作开发。软件工程就是万了避免“软件科机”而发展起来的技术。以软件工程开发软件，大致可划分以订几个阶段：需需求分析和可行性研究阶段，系统功能和系统结构设计阶段，程序设计和编

16、写阶段，软件测试阶段，使用和维护阶段。19什么是软件开发的原型系统法？它的特点是什么？答：(1)原型系统法的做法是：开发者先用少量的时间和人力，尽快地实现具有主要的功能的初步系统（称为原型系统），然后逐步扩充原型系预定的开发目标。功能不断完善改进，最后实现预订的开发目标(2）原型系统法的优点是：可以尽早和用户见面，取的用户的合作和支持；可及早检验系统原理的可行性，并较早的集中精力解决系统中的技术问题。20.在CAD系统中，常用的几何建模方法有哪几种？各有何特点？答：1）在CAD系统中，几何模型按其描述和存储内容的特征，可分为线框几何模型、表面几何模型和实体几何模型三种。(2）线框几何模型：线框

17、模型就是利用物体的棱边和顶点来表示其几何形状的一种模型。机构简单，易于处理，其输出入可通过键盘输入线段两端坐标值来实现，线框模型完全适合于从任何方向输出三视图和透视图等。但是，由于线框模型只是用物体的棱边来代表形体的形状，因而它只反映出三维形体的一部分形状信息，难以用来输出物体的剖面图、消隐处理以及画出两个面的交线或轮廓线等。也正因其简单，包含的信息量较小，所以它表达的形体有时具有二义性。表面几何模型：表面几何模型是在线框模型的基拙上发展起来的。它除储存线框线段外，还储存各个外表面的几何描述信息。由于表面模型描述了形沐的各个面，故可处理与图形有关的大多数问题。如当两个面相交时，可求出其交线和隐

18、藏线，也可求出形体的剖面线。但是，表面几何模型仍然不能自动进行体积、重量、重心等计算。因此，对物体仍没有构建起完整的三维几何关系，在透视投影中也不可能自动消去隐藏线等。实体几何模型。实体几何模型储存完整的三维几何信息。其墓本体素是由表面定义，并说明了表面哪一侧存在实体。它可以区分物体的外部和内部，可以提取各部分几何位置和相互关系信息。这种模型支持绘制真实感强和消去隐藏线的透视投影和演染图；自动计算生成剖面图泊动进行物性计葬；可将有关零件组装在一起，动态显示其运动状态，并检查空间能否发生千步；支持三维有限元网格自动剖分等。4.三维实体模型的实现方法中，体素构造法（CSG）的基本思想是什么？需要存

19、储的几何模型信息有哪些？（B-rep）法的基本思想。该方法中实体外表面几何形状信息数据有哪些？答：（1）体素构造法（CSG）的基本思想是：各种各样形状的几何形体都可以由若干个基本单元形体，经过有限次形状拼合运算构建得到。（2）需要存储的几何模型信息是：所有的基本形体的类型、参数和所采用的拼合运算过程。B-rep法将实体外表面几何形状信息数据分为两类：（1）几何信息数据：各表面顶点坐标值和描述各外表面数学方程式的系数值。（2）拓扑信息数据：各外表面的组成及其相互位置关系.5 简述三维实体模型的实现方法中的CSG方法和B-rep方法各自的基本思想。CSG方法的基本思想是：各种各样形状的几何形体都可

20、以由若干个基本形体，经过有限次形状集合运算（又称拼合运算）构建得到。需要存储的几何模型信息是：所有的基本形体的类型、参数和所采用的拼合运算过程 （3分）B - rep方法的基本思想：几何实体都是由若干边界外表面包容的，可以通过定义和全面存储这些边界外表面信息的方法建立实体几何模型。13.试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。答：将窗口的四个边界向两边延伸，把平面分成9个区域；每个区域用四位二进制码表示；线段的端点落在哪个区域则该端点的编码就与该区的编码相同；（1分）如果线段两端点的编码都为“0000”，则线段位于窗口内；如果线段两端点编码的位逻辑乘不为“0000”，

21、则线段位于窗口外；（2分）如果线段不能用上述方法测试决定，则将线段分割，然后用上述方法判断。（1分）24简述剪裁算法中的Cohen-sutherland算法原理。答：cohen-sutherland算法亦称编码裁剪法。该算法基于下述考虑：每一线段或者整个位于窗口内部，或者能够被窗口分割而使其中一部分能很快地被舍弃。因此，该算法分为两步：(l）先确定一条线段是否整个位于窗口内，若不是，则确定该线段是否整个位于窗口外，若是则舍弃；(2）如果第一步的判断均不成立，那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分，再对每一部分进行第一步的测试。6. 消隐算法中的基本测试方法有哪些？各适合哪些方面的测试？基

22、本测试方法有：面的可见性测试、最大最小测试、包含性测试和深度测试。 （2分）面的可见性测试适合于单凸物体的自隐藏面和自隐藏线的测试。 （1分）最大最小测试用来检查两个多边形是否重叠。 （1分）包含性测试用来检查一个给定的点是否位于给定的多边形内。 （1分）深度测试是用来测定一个物体遮挡其它物体的基本方法。 （1分）10试简述消隐处理中的Z向深度缓冲算法的基本原理该算法采用帧缓冲区存放像素值,采用一个与屏幕对应的深度信息缓冲存储器(简答Z缓冲区),记录像素所显示的空间点的Z坐标(即深度值) 2分对景物中的每个多边形找到当多边形投影到屏幕时位于多边形内或边界上的所有像素点对每一个像素,在(x,y)

23、处计算多边形的深度Z,并与Z缓冲区的对应值,同时将(x,y)处的多边开的明暗写入帧缓冲区中对应于该屏幕代表的单元中3分当所有边多形处理完毕后在帧缓冲区中保留的就是已经消隐过的最终结果1分11.说明消隐算法中的分段扫描线算法的原理答：分段扫描线算法的原理为：扫描线算法通过计算每一行扫描线与各物体在屏幕上投影之间的关系来确定该行的有关显示信息。（2分）每条扫描线被各多边形边界在xy平面上的投影分割成若干段，在每段中最多只有一个多边形是可见的。（2分）只要在段内任一点处，找出在该处Z值最大的一个多边形 ，这个段上的每个像素点就用这个多边形的颜色来填充。（2分）19在消隐处理中“面的可见性测试”适用何

24、种情况的测试？说明其具体测试方法。答：“面的可见性测试”适用于单凸物体的自隐藏线和自隐藏面的消隐测试。（2分）“面的可见性测试”也称为法线方向测试。它利用面的法线矢量和视线矢量之间夹角的大小判别面的可见性。（1分）欲判别某个面的可见性，则先做该面的法线，法线矢量垂直于物体表面且指向物体的外部为正方形；再从观察者的视点处向该面引视线矢量，视线矢量从视点指向物体方向为正方向；（1分）然后计算法线矢量和视线矢量的夹角，夹角大于90度，面可见，夹角小于90度，面不可见。（2分）7.在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？1）用于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。

25、不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。（2）为了便于图形处理，有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。（3）规格化设备坐标系的取值范围是左下角（0，0），右上角（1，1），其工作范围为01。8.简述参数化绘图方法中的几何作图局部求解法的核心思想。几何作图局部求解法的核心思想是：在交互作图过程中随时标注每个新增加几何元素的自由度和所受的约束关系；判断几何求解的局部条件是否充分，通过遍历检测，依次解出条件成熟的元素参数；当图形的尺寸标注完整时，用批处理程序经过多遍扫描，解出绘图需要的所有未知

26、数。9. 说明直线段编码剪裁算法的思想和该算法的两个主要步骤。直线段编码剪裁算法的思想：每一线段或者整个位于窗口内，或者能够被窗口分割而使其中的一部分能很快地被舍弃。 （2分）两个主要步骤：第一步先确定一条线段是否整个位于窗口内，若不是，则确定该线段是否整个位于窗口，外，若是，则舍弃； （2分）第二步，若第一步的判断都不成立，那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分，再对每一部分进行第一步的测试。 （2分）12.什么叫事物物性表？其作用是什么？答：事物物性表是一种组合排列对象的事物和关系特性的表格。（2分）事物物性表的作用是：可用于概括地描述、限制和选择标准的、非标准的，物质的和非物质的以

27、及相互近似的事物对象。（2分）将其用于CAD中，可规范化的支持CAD数据的归档、存储和交换。（2分）14. 标准件特性文件中标准件图形是如何构成的？答：标准件的图形构成可以分为四个层次：A类构件、B类构件、K类整件、G类组件。（2分）A类构件是最基本的通用几何元素。 （1分）B类构件是专用于某一图形文件的通用元素。 （1分）K类整件是由一个或若干个A类构件或B类构件组成，用以描述一个完整的零件。（1分）G类组件是由几个整件和必要的A.B构件组成， （1分）15在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数如何处理？答：在工程设计的CAD作业中，对以线图形式给出的系数或参数和处理方法

28、有以下几种：（1）如果能找到线图原来的公式，则找到原公式将公式编入程序。（2分）（2）将线图离散化为数表，再用表格的处理方法加以处理。（2分）（3）用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，再将公式编入程序。（2分）16.什么是数据模型？常用的数据模型有哪三种？数据模型是指数据库内部数据的组织方式，它描述了数据之间的各种联系，也是数据的高度结构化的表现。（3分）常用的数据模型有三种：层次型、网络型和关系型。（1）层次型：指记录间是树型的组织结构，体现了记录间的“一对多”的关系。（1分）（2）网络型：指事物之间为网络的组织结构，它体现了事物间的“多对多”的关系。（3）关系型：它是以集合论中的“关系”的

29、概念为理论基础，把信息集合定义为一张二维表的组织结构。（1分）17边界表示法的基本思想边界表示法的基本思想是：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的，可以通过定义和全面储存这些边界外表面信息的方法建立实体几何模型。（3分）B-rep法将实体外表面几何形状信息数据分为两类：几何信息数据：各外表面顶点坐标值和描述各外表面数学方程式的系数值。拓扑信息数据：各外表面的组成及其相互位置关系。（3分）18试写出从视区中一点V(xv,yv)到窗口中一点W(xw,yw)的变换公式及相应参数的意义。变换公式是： 其中Xw,Yw窗口坐标； Xv,Yv视窗坐标 Wxl,Wxr窗口X坐标最左和最右位置； Wyb,Wy

30、t窗口Y坐标最下(低)和最上(高)位置； Vxl,Vxr视窗X坐标最左和最右位置； Vyb,Vyt视窗Y坐标最下(低)和最上(高)位置。20采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？（p65）答：采用最小二乘法的多项式拟合时，要注意以下问题：（1） 多项式的幂次不能太高，一般小于7，可先用较低的幂次，如误差较大则再提高。（2） 一组数据或一条线图有时不能用一个多项式表示其全部，此时应分段处理，分段大都发生在拐点或转折之处。此外，如欲提高某区间的拟合精度，则应在该区间上采集更多的点。21.说明实体几何模型有哪些主要应用。（p51）答：实体几何模型支持绘制真实感强和消去隐藏先的透视图和渲染图；

31、自动计算生成剖视图；自动进行物性计算；可将有关零部件组装在一起，动态显示其运动状态，并检查空间能否发生干涉；支持三维有限元网格自动剖分等。22在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？答（1）由于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。（2）为了便于图形处理，有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。（3）规格化设备坐标系的取值范围是左下角（0，0）右上角（1，1），其工作范围为01。3.特征造型是如何定义的？特征是指能反

32、映零件特点的，可按一定原则分类的、具有相对独立意义的典型结构形状。（2分）基于特征的造型称为特征造型。（1分）基于特征的造型是把特征作为产品零件定义的基本单元，将产品描述为特征的集合，包括形状特征、精度特征、材料特征和其他工艺特征，从而为工艺设计和制造过程的各个环节提供充分的信息。 （3分）21特征建模系统与其它建模系统的区别何在？答：与前一代的几何造型软件相比，它共有以下特点：(l）以往的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，都是着眼于完善产品的几何描述能力；，后特征造型则着若眼于更好地表达产品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。它的目的是用计界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样以及技术文件使得一个工程项目或机电产品的设计和生