cad复习题.docx

1、cad复习题四、问答题1.何谓CAD?CAPP和CAM?它们之间有何关系?cad定义： 指工程技术人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作。如草图绘制、零件设计、装配设计、工程分析等，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。CAM定义：是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动。CAPP 定义：指在工艺人员借助于计算机，根据产品设计阶段给出的信息和产品制造工艺要求，交互地或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法选择、工艺路线确定、工序设计等。CAPP与CAD和CAM的关系：为现代制造系统集成提供技术桥梁与计算机辅助设计（CAD）系统之间的信息交

2、流 与计算机辅助制造（CAM）系统之间的信息交流 与生产管理系统（MIS）之间的信息交流 与制造自动化系统（MAS）之间的信息交流 与质量保证（CAQ）系统之间的信息交流 2.画出CAD/CAM集成系统(CIMS)的结构框图。3.用AutoCAD绘图软件绘机械工程图比用BASIC语言绘图有什么优点（要求举出4个优点）？1)AutoCAD绘图功能强。例如具有注尺寸绘阴影线缩放窗口等功能。 2)操作简单具有人机对话功能有菜单提示。 3)屏幕上坐标原点和边界可以设置。 4)可与多种绘图机连接具有配置的功能。4.一个普通的CAD系统，基本的硬件配置有哪些？其应用软件应包括哪些？基本硬件配置为主机，打印

3、机，键盘及显示器。其应用软件包括数据库，计算方法库，数学模型建立模块，有限元模块，优化设计模块。5.CAD与传统的机械设计有何不同？CAD/CAM的过程链包括哪些内容？1）传统生产过程一般需要方案论证、总体设计、详细设计、试生产、性能试验和修改定型的工作过程。2）采用CAD/CAM技术，在产品设计过程中就可以应用仿真技术对产品的性能进行模拟，发现问题在设计过程就可以修改，而不必等到样机实验时发现问题再修改。这样可以节省时间和经费，而且更重要的是产品可获得最佳性能和设计一次成功的可能。CAD/CAM过程链是一个串行的过程链在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程具体包括1市场需求 2产

4、品设计任务规划、概念设计、结构设计、施工设计 3工艺设计毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计 4加工装配NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试 6.简述您所使用（实验）过的交互式CAD系统中，人机交互通常采用哪些方式？1.屏幕显示菜单，用户从几项中任选一项，控制计算机该做哪项工作 2.屏幕显示某项内容，请用户回答Y或N用户回答 3.屏幕显示计算机要求用户输入参数的名称，用户输入数值。4.屏幕给予提示，告诉用户下一步该做什么。7.计算机辅助绘图的主要优点是什么？1.提高了绘图的精度和准确度。 2.提高了绘图的速度。8.CAD的工作过程与传统的机械设计过程的主要差别是什么？CAD

5、有那些特点？参考第五题的答案！9.简要分析CAD系统的基本组成和功能。CAD系统是由硬件，软件和工程师组成。一般以为CAD系统应具有草图设计，零件设计，工程分析，装配设计，图纸输出和数据交换等功能。10.机械产品设计中有大量的表格数据，在进行CAD编程时，怎样将其程序化？11.计算机对大量的数据如何进行程序化？12.已知通用机床变速箱传动轴轴颈直径的标准列含有100个数据，存放在数组Z(100)中。又已知某一轴颈直径的计算值为ZC，画出根据ZC值从标准系列中选取标准轴颈直径值的程序框图。13.简述数据结构的两种基本类型及其各自的特点。(1)数据结构按结点地址的分配方式 可划分为两种基本类型 顺

6、序数据结构和链式数据结构。 (2)它们的特点顺序数据结构只有信息字段 不保留指针字段。 链式数据结构既有信息字段 又指针字段。14.试利用数据的树形结构的层次表示方法画出四面体ABCD中的表面、边和顶点之间的关系（逻辑结构）。15.机械产品设计中的数据往往以线图和表格形式出现，简述这些数据在CAD中的处理方法？这些数据可分为两类一类是数据之间本身就存在着一定的函数关系，可将函数式直接编入程序中。(2分) 另一类是表格数据间没有函数关系，其程序化方法直接编写在程序中用数据文件的方法或建立数据库的方法。16.简述工程数据库与传统的数据库的差别，工程数据库的特点是什么？工程数据库管理系统Engine

7、ering Data Base Management System, EDBMS与一般库管理系统DBMS)的主要区别和特点在于 (1)管理对象 一般数据库管理系统所管理的对象通常是静态的实体和实体之间的关系比较清晰在进行库设计的阶段就能实现准确、完整地描述出这些。而工程数据库管理系统除了管理静态的数据如设计标准、设计规则等外另一类需管理的数据则是高度动态的。因为有些数据无法事先选定只有在设计中逐步地确定而且设计过程是一个创造性的活动需要反复和修改所以结果的数据是动态形成的。 (2数据的类型 一般数据库处理的数据绝大部分可表示为字符串和数值。而工程上的数据除了字符串和数值这样的简单数据类型外还有

8、大量的数据类型的数据如向量矩阵、集合、有序集、时间序列、几何图形、复杂的数学公式和过程等。 (3)数据结构 一般数据库的数据 用关系型这种数据结构通常就能清晰地被表达。但在工程上 一个实体如一种产品往往由多个部件、零件等实体组成这些部件、零件均呈树状的继承关系并且在设计过程中实体间的关系复杂多样有的呈网状结构 这些都是一般数据库难以表达的。 (4数据库的变化 一般数据库的修改主要体现在数值的多变上结构上的变化是缓慢的用户只改变数值而数据结构则必须由数据库管理员改动。而工程设计者作为工程数据的全权使用者必须让其对库的数值和结构上都可作改动以满足设计过程中的多变性要求。 (5)信息种类 工程数据包

9、含的信息种类繁多如1)产品的图形信息 零件的二维图、三维图部件、产品的装配图等。2)产品的文字数据信息零件的材料、热处理、公差、表面粗糙度等技术要求以及产品、部件的装配关系信息等。3)设计所需参数和分析计算数据设计规范、标准、资源、设备等。4)工艺数据 加工设备、工艺规程、工序文件及加工的数控代码等。 (6)系统的分层结构 一般数据库也支持事物处理功能但商务性、管理性的事务规律性较强便于实现。而工程设计过程是一个创造性的、多人协作的过程涉及的数据结构繁多、复杂并需要多次的反复和修改一般的数据库系统难以支持这类应用所以需要设计分层结构的数据库系统来解决工程中的长事物处理问题。17.简单数表如何公

10、式化？18.什么是数据库管理系统？它具有哪些基本功能？数据库管理系统(DBMS)是建立、运用和维护数据库时进行集中控制的软件系统。 DBMS一般具有以下功能 a.数据库定义 b.数据库管理 c.数据库的建立和维护 d.通讯功能 如应用程序的开发、文件管理、设备控制等。19.数据的逻辑结构和物理结构有哪几种？逻辑结构有：集合结构、线性结构、树形结构和图状结构.物理结构有：线性存储结构和非线性存储结构，线性存储结构有顺序、链接、索引和散列4种结构；非线性存储结构有树形存储结构、图形存储结构。20.在CAD中图形的生成方法有哪几种？何谓参数化法？参数化法师首先建立图形与储存参数的约束关系，每个可变的

11、尺寸参数用待变量表示，并赋予一个缺省值。绘图时，修改不同的尺寸参数即可得到不同规格的图形。这种方法工作起来简单，可靠，绘图速度快。21.何谓图元？图素？体素？图元或图素是指可以用一定的几何参数和属性参数描述的最基本的图形输出元素。体素是三维空间中可以用有限个尺寸参数定位和定形的体，常有三种定义形式： (1)从实际形体中选择出来，可用一些确定的尺寸参数控制其最终位置和形状的一组单元实体(2)由参数定义的一条(或一组)轮廓线沿一条(或一组)空间参数曲线作扫描运动而产生的形体。(3)用代数半空间定义的形体22.在CAD中如何窗口和视区的关系？（a） 视区不变，窗口缩小或放大时，显示的图形会相应放大或

12、缩小。（b） 窗口不变，视区缩小或放大时，显示的图形会相应缩小或放大。（c） 视区纵横比不等于窗口纵横比时，显示的图形会有伸缩变化。（d） 窗口与视区大小相同、坐标原点也相同时，显示的图形不变。23.在CAD中如何描述三种坐标系的关系？24.二维图形变换的基本变换有哪几种？你能写出其变换矩阵吗？平移变换 比例变换 旋转变换 对称变换 错切变换 变换矩阵自己看书去。25.请你写出推导二维旋转变换矩阵的形成的过程？书上有过程，不再列举！26.何谓组合变换？如何实现组合变换(可举例说明)？我们前面所说的二维图形的变换是以坐标原点或坐标轴所做的基本变换，而实际上，我们常见到的图形变换是相对于任一点或线

13、所进行的变换，我们称这种变换为组合变换，它是通过两种及两种以上的基本变换组合而成的。例子自己想，书上有，不在列举。27.三维图形变换的基本变换有哪几种？你能写出三视图的变换矩阵吗？这题参考书上！28.轴侧图的形成通常经过哪几种变换组合？29.几何造型方法有哪几种？构造实体几何法 边界表示法 GSG-B-rep法 扫描表示法30.满足几何造型技术的条件是什么？31.满足几何造型技术的条件是什么？32.试叙述线框建模有哪些特点。线框建模的优点：所需信息最少，数据运算简单，所占存贮空间较小，硬件的要求不高，容易掌握，处理时间短。 线框模型存在着几个缺陷：几何意义不确定，二义性。33.试叙述表面建模有

14、哪些特点。优点：能正确定义几何形状缺点：不能描述内部情况，没有质量特性34.试叙述实体建模有哪些特点？CSG和B-rep法的不同之处？优点全面完整地定义立体图形可以自动计算物性、检测干涉、消隐和剖切形体。35.常见的CAD中曲线的构造方法有哪三种？36.请你简述参数样条方法的原理。37.何谓CAE？计算机辅助工程分析的作用有哪些？38.试述有限元法的基本原理。有限元法的基本思想是先把一个原来是连续的物体剖分(离散)成有限个单元且它们相互连接在有限个节点上承受等效的节点载荷并根据平衡条件来进行分析然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来成为一个组合体再综合求解。由于单元的个数是有限的节点数目也

15、是有限的所以称为有限元法。在采用有限元法对结构进行分析计算时分析对象不同采用单元类型形状也不同。39.总结归纳有限元法的解题步骤。有限元法的步骤 位移法为例 1 单元剖分 把连续弹性体分割成许多个有限大小的单元 并为单元和节点编号。 2 单元特征分析 以节点位移e为基本未知量,设选一个单元位移函数,之后: 用节点位移表示单元位移 f=N e 。 通过几何方程用节点位移表示单元应变 =B e 。 通过物理方程用节点位移表示单元应力 =G e 。 通过虚功方程用节点位移表示节点力 Fe K e 得出单元刚度矩阵。 3 总体结构合成 分析整理各单元刚度矩阵 通过节点的平衡方程形成节点载荷列阵、合成总

16、体刚度矩阵 建立以节点位移为未知量的、以总体刚度矩阵为系数的线性代数方程组K=F。 对线性代数方程组进行边界条件处理 求解节点位移。进而由 =G e可求得单元应力。40.为什么要进行有限元分析的前置处理？前置处理有哪些功能？此题答案跟40题合二为一，自己分开就行1前置处理 所谓前置处理是在用有限元法进行结构分析之前 按所使用的单元类型对结构进行剖分根据要求对节点进行顺序编号输入单元特性及节点坐标 生成网格图象并在荧光屏上显示为了决定它是否适用或者是否应当修改 显示的图象应带有节点和单元标号以及边界条件等信息 为了便于观察 图象应能分块显示、放大或缩小。对于三维结构的网格图象需要具备能使图象作三

17、维旋转的功能等等。以上内容一般称之为前置处理 为实现这些要求而编制的程序称为前置处理程序。 前置处理功能 生成节点坐标 可手工或交互输入节点坐标 绕任意轴旋转生成或沿任意矢量方向平移生成一系列节点坐标在一系列节点之间生成有序节点坐标 生成典型面、体的节点坐标 合并坐标值相同的节点 并按顺序重新编号。 生成网格单元 可手工输入单元描述及其特性;可重复进行平移复制、旋转复制、对称平面复制已有的网格单元体。 修改和控制网格单元 对已剖分的单元体进行局部网格密度调整 如重心平移、预置节点、平移、插入或删除网格单元 通过定位网格方向及指定节点编号来优化处理时间 合并剖分后的单元体以及单元体拼合。 引进边

18、界条件 引入边界条件 约束一系列节点的总体位移和转角。 单元物理几何属性编辑 定义材料特性 对弹性模量、波松比、惯性矩、质量密度以及厚度等物理几何参数进行修改、插入或删除。 单元分布载荷编辑 可定义、修改、插入和删除节点的载荷、约束、质量、温度等信息 2后置处理 所谓后置处理 即将有限元计算分析结果进行加工处理并形象化为变形图、应力等值线图、应力应变彩色浓淡图、应力应变曲线以及振型图等 以便对变形、应力等进行直观分析和研究。为了实现这些目的而编制的程序 称为后置处理程序。41.有限元分析后置处理的主要任务是什么？42.试论述有限元分析方法在机械设计中的作用及求解问题的一般流程。1作用是分析机械

19、产品的动、静、热特性。 2工作流程要点是 单元划分、节点编号、输入原始数据 建立单元刚度矩阵形成总体刚度矩阵 形成载荷列阵进行边界条件处理 求解刚度方程输出计算结果。43.何谓优化设计？它的关键工作是什么？优化设计是在计算机广泛应用的基础上发展起来的一项设计技术 以求在给定技术条件下获得最优设计方案 保证产品具有优良性能。其原则是寻求最优设计 其手段是计算机和应用软件 其理论依据是数学规划法。 关键技术建立优化数学模型 即确定优化设计问题的目标函数、约束条件和设计变量 选择适用的优化方法44.分析设计变量、目标函数、约束条件之间的关系。（可举例说明）45.简答建立机械产品优化设计问题的数学模型应满足的要求（可举例说明）。a这个数学模型能在一定的条件准确地描述问题的特点说明所要达到的优化目的、对设计的限制条件并能描述设计方案可能的变化估价设计结果的可靠性。 b该数学模型要容易处理使得计算过程简化易于求解46.使用优化方法确定切削用量时，常采用哪些标准建立目标函数？并说明各种标准选用的依据是什么？目标函数为 1)最大生产率或最短生产时间的标准2)最低成本标准3)最大利润标准 当市场上产品供不应求时 可采用最大生产率标准。当市场上需求是按计划供应或者作储备生产时可采用最低成本或最大利润标准。