計算機輔助設計復習題

1、計算機輔助設計復習題第一章 概 論1、CAD的定義 答：計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）是指利用計算機軟件、硬件系統(tǒng)輔助工程技術(shù)人員對產(chǎn)品或工程進行設計、分析、修改以及交互式顯示輸出的一種方法（或手段），是一門多學科的綜合性應用技術(shù)。2、簡述CAD的發(fā)展歷程 答：（1）準備和醞釀時期（上世紀5060年代初）1950年美國麻省理工學院（MIT）研制出“旋風I號”（whirlwind I）類似于示波器的圖形設備，用它可以顯示簡單圖形 1958年，美國Calcomp公司研制出滾筒式繪圖儀；Gerber公司研制出平板繪圖儀 整個50年代，大多采用電子管計算機、用機器

2、語言編程，計算機主要用于科學計算，為之配備的圖形設備僅具有輸出功能，CAD技術(shù)處于被動式的圖形處理階段 （2）蓬勃發(fā)展和進入應用時期（上世紀60年代） 1962年美國MIT林肯實驗室 IE.Suther1and（薩瑟蘭） “Sketchpad：一個人機通訊的圖形系統(tǒng)”的博士論文 首次提出計算機圖形學、交互技術(shù)、分層存儲符號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想60年代中期： 商品化的CAD設備，如1964年美國IBM公司推出了商品化的計算機繪圖設備；美國通用汽車公司的多路分時圖形控制臺，實現(xiàn)各階段的汽車設計。60年代末：美國CAD工作站已達200多臺，可供幾百人使用 （3）廣泛使用的時期（上世紀70年代）1970

3、年美國App1icon公司第一個推出完整的CAD系統(tǒng)廉價的固體電路隨機存儲器產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器、光筆、圖形輸入板等圖形輸入設備面向中小企業(yè)的CAD/CAM商品化系。70年代末，美國CAD工作站數(shù)量超過12000臺，使用人數(shù)超過2.5萬只能解決簡單的產(chǎn)品設計問題，如二維繪圖及三維線框造型等（4）突飛猛進的時期（上世紀80年代）工程工作站和微型計算機出現(xiàn)。新理論、新算法的大量涌現(xiàn)實體造型理論及系統(tǒng)的發(fā)展與應用。分布式聯(lián)網(wǎng)工作站CAD系統(tǒng)的典型硬件環(huán)境微型計算機CAD應用軟件由二維工程圖發(fā)展到三維造型、自由曲面設計、有限元分析、機構(gòu)分析與仿真等（5）集成、智能、網(wǎng)絡化時代（ 20世紀90年

4、代以來）CAD造型技術(shù)：特征造型 基于約束的參數(shù)化 變量化造型方法 非流形形體造型 基于網(wǎng)絡的設計 協(xié)同的概念設計3、CAD技術(shù)的CAD技術(shù)特點 答： 特點：CAD技術(shù)是多學科綜合性應用技術(shù)CAD技術(shù)是現(xiàn)代設計方法和手段的綜合體現(xiàn)CAD技術(shù)是人的創(chuàng)造性思維活動同計算機系統(tǒng)的有機融合 4、CAD技術(shù)在工程設計中的應用 答：繪制二維、三維工程圖 建立圖形及符號庫 參數(shù)化設計 三維造型 工程分析 生成設計文檔或報表 5、CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢答：發(fā)展趨勢：集成化 網(wǎng)絡化 智能化 標準化 6、工程設計的主要環(huán)節(jié) 答：設計根據(jù)使用要求確定產(chǎn)品應具備的功能，構(gòu)思產(chǎn)品的工作原理、總體布局、運動方式、力和能量的

5、傳遞、結(jié)構(gòu)形式、產(chǎn)品形狀，以及色彩、材質(zhì)、工藝等事項，并轉(zhuǎn)化為工程描述（圖紙、設計文件等），以此作為制造的依據(jù)1）需求分析和可行性研究 市場調(diào)研分析用戶的需求 產(chǎn)品開發(fā)可行性研究與分析2）概念設計 確定產(chǎn)品應具備的功能 進行方案的構(gòu)思、分析和論證 確定一組可行的原理性方案 主要包括：功能設計 原理設計 形狀設計 布局設計等 3）初步設計 選擇優(yōu)化方案 初步的總體設計 確定各部件基本結(jié)構(gòu)、形狀以及協(xié)調(diào)尺寸 建立相應的數(shù)學模型 主要設計參數(shù)的分析計算與優(yōu)化 4）詳細設計 確定設計對象的細節(jié)結(jié)構(gòu) 詳細的總體設計和零、部件設計 投入批量生產(chǎn) 5）試制與測試 產(chǎn)品的樣機生產(chǎn)及有關(guān)測試項目 設計反饋與修改

6、6）設計定型 完成產(chǎn)品設計定型的各種技術(shù)文件，投入批量生產(chǎn) 7）設計完善 用戶意見和問題反饋 不斷進行設計完善和修改 產(chǎn)品設計： 設計評價再設計現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品： 產(chǎn)品的創(chuàng)新性、宜人性、環(huán)保性（綠色設計）以及外觀造型等因素在競爭中占據(jù)重要地位、第2章 CAD系統(tǒng)的組成1、CAD系統(tǒng)有哪二種分類方法？答：根據(jù)系統(tǒng)的硬件組成或工作方法及功能分類1、按硬件組成分類 按硬件組成并結(jié)合計算機技術(shù)的發(fā)展歷程分為5類： 主機系統(tǒng) 小型機系統(tǒng) 工作站系統(tǒng) 微機系統(tǒng) 基于網(wǎng)絡的微機工作站系統(tǒng)2、按工作方法及功能分類可分為4類：檢索型、自動型、交互型和智能型 2、簡述CAD硬件系統(tǒng)的發(fā)展歷程。答：主機系統(tǒng) 又稱為大型

7、機系統(tǒng) 以一臺大（中）型計算機為中心 采用分時操作系統(tǒng)集中支持幾十個、甚至上百個CAD終端運行。 優(yōu)點：具有高速、大容量的內(nèi)存和外存 可配置高精度、高速度、大幅面的圖形輸入/輸出設備 用于運行規(guī)模較大的大型應用軟件 可將設計、分析、計算、圖形處理等工作結(jié)合起來系統(tǒng)共用一個集中的大型數(shù)據(jù)庫 缺點：原始投資一般較大一旦主機出現(xiàn)故障，將影響所有用戶隨著終端的用戶的增加或計算工作量的加大，系統(tǒng)響應變慢 主要用于支持復雜的工程設計和科學計算，如少數(shù)的研究機構(gòu)或飛機、汽車、船舶等超大型企業(yè)20世紀70年代較為流行，目前已不采用小型機系統(tǒng) 20世紀70年代后期 以32位超級小型機為主機，常帶有幾個到十幾個終

8、端 配有專用的硬件和軟件 具有很強的工作針對性 系統(tǒng)價格昂貴 優(yōu)點：適于中等規(guī)模企業(yè)的應用要求 缺點：系統(tǒng)的針對性過強，用戶難以進一步開發(fā)，應用范圍受限制 目前，此類系統(tǒng)大多已被淘汰。工作站系統(tǒng) 包括工程工作站和圖形工作站 具有強大的科學計算、圖形圖像處理、網(wǎng)絡通信、管理等功能的計算機系統(tǒng) 通過網(wǎng)絡可以共享系統(tǒng)資源 大多數(shù)高端CAD支撐軟件和應用軟件主要以工程工作站為運行平臺 特點：采用先進的操作系統(tǒng) UNIX或Windows NT/2000/XP操作系統(tǒng) 多用戶、多任務功能 具有可靠的系統(tǒng)安全性具有極高的運算速度采用專用內(nèi)存 內(nèi)存容量巨大 可擴展性強極強的網(wǎng)絡功能配備專用的圖形加速卡，具有強

9、大的圖形功能。微機系統(tǒng) 與普通個人計算機系統(tǒng)相比，強調(diào)運算能力和圖形處理能力 配備功能較強的人機交互設備和圖形輸入輸出裝置 盡可能大的內(nèi)存和外存 較大顯存的顯端CAD支撐軟件如CATIA、UGNX、 Pro/ENGINEER、 IDEAS等，均有移植到微機上的版本 在Windows NT/2000/XP系統(tǒng)上也出現(xiàn)了一些優(yōu)秀的CAD軟件，如SolidWorks等。微機CAD系統(tǒng)目前主要用于運行中、低端的CAD支撐軟件和應用軟件具有豐富的商品化支撐軟件與應用軟件 原始投資少、見效快、成本低、具有良好的可擴充性 受到中小型企業(yè)和個人用戶的普遍歡迎基于網(wǎng)絡的微機工作站系統(tǒng) 可使分散于同一單位不同部門

10、、不同地點的微機及工作站共享軟、硬件資源 充分和準確地交流設計信息 協(xié)調(diào)各種作業(yè) 完成并行工程應用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡通信技術(shù)，將分布于各處的多臺各類計算機以網(wǎng)絡形式聯(lián)接起來3、如何規(guī)劃和設計CAD局域網(wǎng)？答：（1）根據(jù)用戶的需求（2）硬件軟件的設計（3）售后服務的配置等4、CAD系統(tǒng)一般應購置哪些硬件設備？答：硬件：主機 輸入設備（鍵盤、鼠標、掃描儀等） 輸出設備（顯示器、繪圖儀、打印機等） 信息存儲設備（主要指外存，如硬盤、軟盤、光盤、各種移動存儲設備等） 網(wǎng)絡設備 多媒體設備等5、 CAD軟件系統(tǒng)包括哪幾個層次？試分別舉例說明。答：3個層次系統(tǒng)軟件 支撐軟件 應用軟件 系統(tǒng)軟件主要用于計算機

11、的管理、維護、控制、運行及計算機程序的編譯、裝載和運行 包括操作系統(tǒng)和編譯系統(tǒng) 特點：公用性 基礎性 支撐軟件包括圖形處理軟件 工程分析與計算軟件 模擬仿真軟件 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 計算機網(wǎng)絡工程軟件 文檔制作軟件等 應用軟件在系統(tǒng)軟件及支撐軟件支持下，為實現(xiàn)某個應用領域內(nèi)的特定任務而開發(fā)的軟件6、如何選擇CAD系統(tǒng)的軟件？答：軟件是CAD系統(tǒng)運行的主體，其功能配置與用戶的需求密切相關(guān)。再選型過程中，用戶看可以從以下幾個方面確定自己所關(guān)心的選型內(nèi)容。 基本建模能力，包括工程制圖能力、三維建模能力、裝配設計等 系統(tǒng)輔助特性 專業(yè)設計工具 工程分析能力 數(shù)控加工軟件 高級建模能力7、簡述CAD系統(tǒng)的選

12、型原則。答：軟件系統(tǒng)的選擇應優(yōu)于硬件且應具有優(yōu)越的性能 硬件系統(tǒng)應該符合國際工業(yè)標準、具有良好的開放性 整個軟硬件系統(tǒng)運行可靠，維護簡單、性能價格比優(yōu)越 具有良好的售后服務體系 供應商應該有良好的信譽，可以提供培訓、故障排除及其他增值服務第5章 計算機圖形處理技術(shù)基礎 1、設備驅(qū)動程序、圖形程序庫的含義及作用。答：設備驅(qū)動程序是一系列與設備相關(guān)的代碼，直接控制圖形設備的顯示處理單元（圖形適配卡或顯卡）。 設備驅(qū)動程序是與設備相關(guān)的，由各個圖形設備廠家用低級語言（或?qū)Ｓ谜Z言）編寫并固化于顯示處理單元中 一臺圖形設備的顯示處理單元由一個特定的設備驅(qū)動程序驅(qū)動。圖形程序庫可以認為是“一種到圖形硬件的

13、軟件接口”，是一種過程性的圖形API（Application Programming Interface，應用程序接口）。 構(gòu)造一個統(tǒng)一、標準、能驅(qū)動所有圖形設備（或被各圖形設備廠家的設備驅(qū)動程序所支持）的圖形程序庫，可大大加強圖形程序的與設備無關(guān)性和可移植性。2、 “世界坐標系”、“造型坐標系”與繪圖軟件中“用戶坐標系”（UCS）的區(qū)別？ 答：世界坐標系（ World Coordinate System，WCS ）（又稱用戶坐標系）用于描述現(xiàn)實世界的整體布局，即何種類型的對象存在于我們所描述的世界之中及其如何定位造型坐標系（Modeling Coordinate System，MCS） 用于

14、描述世界坐標系中每個具體物體的形狀，每個物體均由其自身的造型坐標系定義。當物體的空間位置發(fā)生變化時，由造型坐標系定義的物體上各點的坐標值不變。造型坐標系與世界坐標系是整體與局部的關(guān)系造型坐標系又稱為局部坐標系，而世界坐標系又稱為整體坐標系3、為在圖形顯示設備上顯示和觀察所構(gòu)造的幾何圖形，通常需要進行哪些坐標變換？ 答：比例變換 對稱變換 錯切變換 旋轉(zhuǎn)變換 平移變換 還有二維組合變換 三維組合變換和投影變換4、窗口、視區(qū)的定義？窗口視區(qū)的變換過程。答：窗口是在世界坐標系中定義的、確定顯示內(nèi)容的一個矩形區(qū)域 只有在這個區(qū)域內(nèi)的圖形才能在設備坐標系下顯示輸出，而窗口外的部分則被裁剪掉。窗口的大小與

15、位置通過矩形左下角和右上角的坐標來定義 視區(qū)是在設備坐標系（通常為顯示器的顯示屏幕）中定義的一個用于輸出窗口中的圖形的矩形區(qū)域，決定了窗口中的圖形要顯示于屏幕上的位置和大小。任何小于或等于屏幕域的區(qū)域都可以稱之為視區(qū)窗口視區(qū)變換窗口和視區(qū)是在不同的坐標系下定義的，要將窗口中的圖形信息傳送到視區(qū)來輸出顯示，須把世界坐標系中定義的坐標值轉(zhuǎn)化為設備坐標系下的坐標值5、圖形裁剪和消隱的目的 ？答：圖形的裁剪：將局部圖形從整體圖形中分離并顯示出來，為了得到所需要的局部圖形 消隱：消除隱藏線和隱藏面，用于實現(xiàn)三維圖形的真實感顯示以及消除圖形顯示的二義性6、二維圖形的基本變換矩陣。7、將頂點分別為A（0，0

16、）、B（1，0）、C（0，1）的三角形ABC變換成頂點分別為E（a，b）、F（a+1，b+1）、G（a，b+1）的三角形EFG ，試推導其變換矩陣。P75-86第6章 幾何造型系統(tǒng)1、幾何造型技術(shù)的定義？答：幾何造型技術(shù)是CAD技術(shù)的核心與基礎，是利用計算機以及圖形處理技術(shù)來構(gòu)造物體的幾何形狀，模擬物體靜、動態(tài)處理過程的技術(shù)。2、幾何造型的分類？答：按其發(fā)展歷史，幾何造型可分為線框造型、曲面造型和實體造型。3、非流形形體？與常規(guī)的流形形體有什么區(qū)別？答：非流形形體：如兩個表面在一個點處相接，兩個截然不同的幾何形體共享一個面、邊或點為其共同邊界，形體具有懸邊或懸面，或完全由面構(gòu)成的一個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等

17、，具有這些特征的形體稱為非流形形體。非流形形體造型系統(tǒng)：允許線框、表面、實體和網(wǎng)格模型在同一個造型環(huán)境下統(tǒng)一表述。流形形體：具有封閉空間和統(tǒng)一邊界維數(shù)的幾何形體。4、AutoCAD有哪些三維曲面、實體造型方法？答：三維曲面 1、利用三維對象對話框創(chuàng)建基本的曲面造型 2、利用3DFACE命令創(chuàng)建三維曲面 3、創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)曲面 4、創(chuàng)建平移曲面 5、創(chuàng)建直紋曲面 6、創(chuàng)建邊界曲面實體造型 1、利用預存的體素創(chuàng)建基本的實體造型 2、進行形體布爾運算 3、掃掠構(gòu)造 4、蒙皮構(gòu)造 5、倒圓 6、拉伸 7、旋轉(zhuǎn) 8、邊界造型第9章 二次開發(fā)技術(shù)1、能讀懂簡單的AutoLISP程序第10章 工程數(shù)據(jù)的計算機處理1、用計算機處理設計資料的方法？答：程序化 數(shù)據(jù)（或數(shù)據(jù)庫）文件存儲2、數(shù)表的計算機處理方法?答：一般是將輸入的各自變量值轉(zhuǎn)換成對應的因變量數(shù)組下標，根據(jù)