面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)試題B卷及面向自動(dòng)化裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)試題B卷一、單項(xiàng)選擇題(在每小題的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)正確答案，并將正確答案的序號(hào)填在題干的括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分)

1.到20世紀(jì)末，面向?qū)ο筌浖こ桃呀?jīng)逐漸發(fā)展成熟，特別是（D）的形成和廣泛使用，采用面向?qū)ο蠓治雠c編程的軟件開發(fā)方法已成為軟件開發(fā)的主流方法。A.Simula67語言B.Smalltalk語言C.Java語言D.統(tǒng)一建模語言(UML)的標(biāo)準(zhǔn)2.面向?qū)ο蟮倪\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了多種面向?qū)ο蟮恼Z言,其中（C）是一種混合性面向?qū)ο笳Z言,既支持面向過程的程序設(shè)計(jì)方法，又支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，有廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)和豐富開發(fā)環(huán)境的支持，因而使面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)能得到很快普及。A.SmalltalkB.EiffelC.C++D.Java3．下列不屬于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本特征的是（B）。A.封裝性B.模塊性C.多態(tài)性D.繼承性4.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)將描述事物的數(shù)據(jù)與(C)封裝在一起,作為一個(gè)相互依存、不可分割的整體來處理。A.信息B.數(shù)據(jù)隱藏C.對(duì)數(shù)據(jù)的操作D.數(shù)據(jù)抽象5.關(guān)于面向?qū)ο蠓椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)，下列不正確的敘述是（C）。A.與人類習(xí)慣的思維方法比較一致B.可重用性好C.以數(shù)據(jù)操作為中心D.可維護(hù)性好6.（D）是從用戶使用系統(tǒng)的角度描述系統(tǒng)功能的圖形表達(dá)方法。A.類圖B.對(duì)象圖C.序列圖D.用例圖7.(C)是表達(dá)系統(tǒng)類及其相互聯(lián)系的圖示,它是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的核心，建立狀態(tài)圖、協(xié)作圖和其他圖的基礎(chǔ)。A．對(duì)象圖B.組件圖C.類圖D.配置圖8.（D）描述了一組交互對(duì)象間的動(dòng)態(tài)協(xié)作關(guān)系，它表示完成某項(xiàng)行為的對(duì)象和這些對(duì)象之間傳遞消息的時(shí)間順序。A．對(duì)象圖B.協(xié)作圖C.狀態(tài)圖D.序列圖9.（D）就是用于表示構(gòu)成分布式系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)集和節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系的圖示，它可以表示系統(tǒng)中軟件和硬件的物理架構(gòu)。A.組件圖B.協(xié)作圖C.狀態(tài)圖D.配置圖10.使用UML進(jìn)行關(guān)系數(shù)據(jù)庫的（B）時(shí)，需要設(shè)計(jì)出表達(dá)持久數(shù)據(jù)的實(shí)體類及其聯(lián)系，并把它們映射成為關(guān)系數(shù)據(jù)庫表（Table)、視圖(View)等。A.業(yè)務(wù)UseCase模型設(shè)計(jì)B.邏輯數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)C.物理數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)C.物理實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)二、填空題(每空1分，共20分)

1.面向?qū)ο箝_發(fā)方法一改過去傳統(tǒng)的以_____功能分析___為基礎(chǔ)的_____面向?qū)ο骭的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法，它模擬人們理解和處理客觀世界的方式來分析問題，把系統(tǒng)視為一系列___對(duì)象____的集合，其_____面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)___又將分析的結(jié)果映射到某種面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)工具的結(jié)構(gòu)上，使映射過程有著比較直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使分析者、設(shè)計(jì)者和編程者都可使用相同的___概念___，從而使面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)能比較自然地模擬客觀世界的活動(dòng)，使問題描述空間與_____解空間_______在結(jié)構(gòu)上盡可能一致。因此，采用面向?qū)ο蠓椒梢愿行У亻_發(fā)大型軟件系統(tǒng)。面向?qū)ο蠓椒ǖ腳封裝____、__繼承___、__多態(tài)___等機(jī)制不僅支持軟件復(fù)用，而且使軟件維護(hù)工作可靠有效，可實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的柔性制造，更好地克服___軟件危機(jī)___。因此，它已成為成熟的廣為采用的軟件開發(fā)方法。2.對(duì)象是客觀實(shí)體的抽象表示，是由____描述對(duì)象屬性的數(shù)據(jù)_______和_____對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作行為__兩部分組成。而_類_____是對(duì)具有相同屬性和行為的一組對(duì)象的抽象描述。因此，它可作為一種用戶自定義類型和創(chuàng)建對(duì)象的樣板，而按照這種樣板所創(chuàng)建的一個(gè)個(gè)具體對(duì)象就是類的___實(shí)例__。通過____繼承____關(guān)系又可形成一種類層次結(jié)構(gòu)。3.UML中用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)建模的視圖稱為靜態(tài)視圖，包括類圖，對(duì)象圖，用例圖，組件圖，配置圖三、寫出下列程序的輸出結(jié)果。(滿分10分)

#include<iostream.h>#include<string.h>classPerson{public:Person(char*s){name=newchar[strlen(s)+1];strcpy(name,s);}virtualvoidprint(){cout<<”Mynameis”<<name<<endl;}protected:char*name;};classStudent:publicPerson{public:Student(char*s,floatg):Person(s){avg=g;}voidprint(char*s){cout<<s<<”Mynameis“<<name<<”andmygradeis”<<avg<<endl;}private:floatavg;};classprofessor:publicPerson{public:Professor(char*s,intn):Person(s){publs=n;}voidprint(){cout<<”Mynameis”<<name<<”andIhave”<<publs<<”publication.”<<endl;}private:intpubls;};voidmain(void){Person*p;Personx(“Zhang”);Studenty(“Wang”,4,2);Professorz(“Liu”,5);p=&x;p->print();p=&y;p->print();p=&z;p->print();}【運(yùn)行結(jié)果：MynameisZhangMynameisWangMynameisLiuandIhave5publications.】四.簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述面向?qū)ο筌浖_發(fā)方法的優(yōu)點(diǎn)。答：把軟件系統(tǒng)看成是各種對(duì)象的集合，這更接近人類的思維方式。軟件需求的變動(dòng)往往是功能的變動(dòng)，而功能的執(zhí)行者——對(duì)象一般不會(huì)有大的變換。這使得按照對(duì)象設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。對(duì)象包括屬性（數(shù)據(jù)）和行為（方法），對(duì)象把數(shù)據(jù)和方法的具體實(shí)現(xiàn)方式一起封裝起來，這使得方法和與之相關(guān)的數(shù)據(jù)不再分離，提高了每個(gè)子系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性，從而提高了軟件的可維護(hù)性。支持封裝，抽象，繼承和多態(tài)，提高了軟件的可重用性，可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。2.簡述面向?qū)ο蠹夹g(shù)的三大機(jī)制。答：（1）封裝性(encapsulation)

所謂封裝就是把對(duì)象的屬性和行為結(jié)合成一個(gè)獨(dú)立的單位，使外界不能直接訪問或修改這些數(shù)據(jù)和代碼，外界只能通過對(duì)象提供的接口函數(shù)來改變或獲取對(duì)象的屬性數(shù)據(jù)，這就實(shí)現(xiàn)了消息隱蔽。（2）繼承性

如果在一個(gè)已定義的類上，增加一些特殊屬性或操作，可以形成一個(gè)新的類，這個(gè)類不僅繼承了前一個(gè)類的全部特征，而且具有新的特性，因此可看作前一個(gè)類的特例，是對(duì)前一個(gè)類的繼承。前一個(gè)類稱為父類，新產(chǎn)生的類叫做子類。通過繼承關(guān)系可形成一種類層次結(jié)構(gòu)，叫做繼承結(jié)構(gòu)。（3）多態(tài)性

在類層次結(jié)構(gòu)的不同類中，可用相同的函數(shù)名實(shí)現(xiàn)功能不同的函數(shù)。3.簡述OOA模型的層次結(jié)構(gòu)。答：OOA模型采用五層次結(jié)構(gòu)，它們分別是：

（1）對(duì)象-類層

劃分待開發(fā)系統(tǒng)及其環(huán)境信息的基本構(gòu)造單位，標(biāo)出反映問題域的對(duì)象和類，并用符號(hào)進(jìn)行規(guī)范的描述，用信息提供者熟悉的術(shù)語為對(duì)象和類命名。）

（2）屬性層

定義對(duì)象和某些結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)單元，繼承結(jié)構(gòu)中所有類的公共屬性可放于通用類中。標(biāo)識(shí)對(duì)象類必需的屬性并放在合適的繼承層次上，屬性的特殊限制和實(shí)例連接關(guān)系也應(yīng)標(biāo)識(shí)出來。

（3）服務(wù)層

表示對(duì)象的服務(wù)或行為，即是要定義類上的操作。（4）結(jié)構(gòu)層

標(biāo)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界中對(duì)象之間的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)對(duì)象是另一個(gè)對(duì)象的一部分時(shí)，用"整體-部分"關(guān)系表示；當(dāng)一個(gè)類屬于另一個(gè)類時(shí)，用類之間繼承關(guān)系表示。

（5）主題層

可將相關(guān)類或?qū)ο髣澐譃橐粋€(gè)主題。4.簡述OOD模型的總體結(jié)構(gòu)，并畫圖表示。答案：OOD體系結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分內(nèi)容:(1)問題論域部分,在OOA模型的基礎(chǔ)上,細(xì)化分析結(jié)果,設(shè)計(jì)一組構(gòu)成底層應(yīng)用模型的類和對(duì)象。（2）人機(jī)交互部分：設(shè)計(jì)用戶界面模型,該用戶界面模型中的類和對(duì)象提供實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作的接口函數(shù)。用戶界面設(shè)計(jì)包括菜單設(shè)計(jì)、窗口設(shè)計(jì)、輸入/輸出界面設(shè)計(jì)等等。（3）任務(wù)管理部分：建立一些類，用以負(fù)責(zé)處理操作系統(tǒng)級(jí)的并發(fā)問題、中斷、調(diào)度以及其它與特定平臺(tái)有關(guān)的問題。（4）數(shù)據(jù)管理部分：提供數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)和檢索對(duì)象的基本結(jié)構(gòu)，包括對(duì)永久性數(shù)據(jù)的訪問和管理。數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)包括：—數(shù)據(jù)存放設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)存放設(shè)計(jì)選擇數(shù)據(jù)存放的方式（文件存放、關(guān)系數(shù)據(jù)庫表格存放或面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫存放）?！O(shè)計(jì)相應(yīng)的操作。為每個(gè)需要存儲(chǔ)的對(duì)象和類增加用于存儲(chǔ)管理的屬性和操作，在類和對(duì)象的定義中加以描述。}五.試用UML對(duì)教學(xué)管理系統(tǒng)及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。學(xué)生選課系統(tǒng)一般包括(1)選課管理功能；(2)成績管理功能。試完成下列工作：（1）建立系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型—畫出系統(tǒng)用例圖和類圖；（10分）(2)建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)模型—畫出系統(tǒng)序列圖和協(xié)作圖；（10分）（3）建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯模型。（10分）答案：(1)系統(tǒng)用例圖如下對(duì)象類圖如下：（2）把需要持久存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)實(shí)體類及其聯(lián)系，映射成為如下關(guān)系數(shù)據(jù)庫表：學(xué)生（學(xué)生號(hào)、姓名、出生日期、性別、籍貫、地址、電話、入學(xué)時(shí)間、專業(yè)、班級(jí)備注）教師（教師號(hào)、姓名、出生日期、性別、籍貫、地址、電話、職稱、專長、備注）課程（課程號(hào)、課程名、描述、學(xué)分、學(xué)時(shí)、性質(zhì)、備注）開設(shè)課程（課程號(hào)、學(xué)期、授課日期、授課時(shí)間、地點(diǎn)、選修人數(shù)、備注）面向制造與裝配的設(shè)計(jì)－課程設(shè)計(jì)面向裝配自動(dòng)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī)械42班陳鵬宇2140101028李則達(dá)2140101035劉靖2140101036孟德軒2140101038聞泉2140101044一、自動(dòng)化裝配的概念機(jī)械裝配是按規(guī)定的精度和技術(shù)要求，將構(gòu)成機(jī)器的零件結(jié)合成組件、部件和產(chǎn)品的過程。裝配式機(jī)械制造中的后期工作，是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。裝配自動(dòng)化是指對(duì)某種產(chǎn)品用某種控制方法和手段，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其按預(yù)先規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行裝配，而無需人直接干預(yù)的過程。二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題自動(dòng)化裝配包括：供料、傳送、裝配、檢查四個(gè)步驟。所以從這四個(gè)方面出發(fā)來看產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。從供料的角度自動(dòng)供料包括零件的上料、定向、輸送、識(shí)別等過程的自動(dòng)化。為使零件有利于自動(dòng)供料，產(chǎn)品的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)符合以下各項(xiàng)要求。零件的幾何形狀要力求對(duì)稱。改變前改變后在設(shè)計(jì)零件的時(shí)候，要在能保證功能的情況下盡量使零件對(duì)稱。如圖所示，如果能把零件兩邊的錐度設(shè)計(jì)成一致的，就成為一個(gè)對(duì)稱零件，所以在定位時(shí)就不用考慮軸的前后題，簡化了定向。（2）對(duì)于不能對(duì)稱設(shè)計(jì)的零件，要盡量擴(kuò)大它的不對(duì)稱度。改變前改變后對(duì)于不對(duì)稱的零件，在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量擴(kuò)大它的不對(duì)稱性。如果不對(duì)稱性太小而又無法消除，會(huì)增加機(jī)器對(duì)零件方向的識(shí)別難度。如上圖，改變前的零件機(jī)器不容易識(shí)別出它的方向可能會(huì)出現(xiàn)裝錯(cuò)、裝反的現(xiàn)象，而改進(jìn)后的零件不對(duì)稱度大，容易通過傳感器識(shí)別，避免了裝配錯(cuò)誤的產(chǎn)生。（3）增加約束面來約束零件的方向。改變前改變后在不影響功能的條件下，可以增加約束面來約束零件的方向。如圖零件，在裝配時(shí)必須考慮兩個(gè)內(nèi)孔在圓內(nèi)的位置，改進(jìn)前的零件不容易識(shí)別出內(nèi)孔的正確位置，而改進(jìn)后，增加了一個(gè)導(dǎo)向面，內(nèi)孔與底面的位置就確定了，可以直接夾取。(4)要考慮自動(dòng)裝配線上各個(gè)零件之間的相互影響。改變前改變后由于在自動(dòng)裝配時(shí)，傳送線上往往是有多個(gè)零件同時(shí)在傳輸，如果零件尺寸不合適，零件之間可能會(huì)相互影響。如圖，在改變前，內(nèi)孔的直徑大于了軸的直徑，傳送過程中后面零件可能會(huì)插到另一個(gè)零件的孔里造成零件的干涉，影響夾取和識(shí)別。在改變了零件尺寸后，這種問題得以解決。（5）盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件?？梢詫ｉT的建立標(biāo)準(zhǔn)件零件庫，編寫相應(yīng)的夾持程序，這樣有利于縮短取料時(shí)間，也防止了夾錯(cuò)零件、夾錯(cuò)方向。從零件自動(dòng)傳送的角度零件除具有裝配基準(zhǔn)面外，還需考慮裝夾基準(zhǔn)面，供傳送裝置裝夾和支承。常見的輸送方式有水平傳遞，轉(zhuǎn)盤傳遞，機(jī)械手夾持，垂直軌道式，傾斜傳送帶式等,傳送裝置包括重力輸送式或強(qiáng)制輸送式的料槽或料道，提升、轉(zhuǎn)位和分配裝置等。有時(shí)采用機(jī)械手完成傳送裝置的某些功能。在組合機(jī)床自動(dòng)線中當(dāng)工件有合適的輸送基面時(shí)，采用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步進(jìn)式輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置和翻轉(zhuǎn)裝置等。對(duì)于外形不規(guī)則、無合適的輸送基面的工件，通常裝在隨行夾具上定位和輸送，這種情況下要增設(shè)隨行夾具的返回裝置。此外零部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)帶有加工的面和孔，供傳送中定位；零件應(yīng)外形簡單、規(guī)則、尺寸小、重量輕。從有利于自動(dòng)裝配的角度利于自動(dòng)化裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)劣是以產(chǎn)品的可裝配性評(píng)判的。產(chǎn)品的可裝配性指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和技術(shù)性指標(biāo)兩種。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)又包括裝配時(shí)間和裝配成本兩方面。減少裝配時(shí)間可以提高生產(chǎn)率，增加產(chǎn)量，減少裝配成本又可以減少產(chǎn)品生產(chǎn)總成本，提高每一件產(chǎn)品的利潤。技術(shù)指標(biāo)包括產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)化系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)、工藝性因素（包括典型工藝?yán)孟禂?shù)等）和可裝配條件的滿足程度等。經(jīng)過總結(jié)，有以下幾點(diǎn)原則:零件的尺寸公差及表面幾何特征應(yīng)保證按完全互換的方法進(jìn)行裝配。零件數(shù)量盡可能少（如圖6.6所示），同時(shí)應(yīng)減少緊固件的數(shù)量。減少零件的數(shù)量和類型意味著減少材料、降低裝配難度和簡化生產(chǎn)管理，從而能提高生產(chǎn)率、降低成本，最好的方法就是取消重復(fù)零件或佘家多功能符合零件。盡量減少螺紋聯(lián)接，采用適應(yīng)自動(dòng)裝配條件的聯(lián)接方式，如采用粘接、過盈、焊接等。對(duì)于自動(dòng)裝配機(jī)器，螺紋連接比較復(fù)雜，而相對(duì)來說，人工操作比較復(fù)雜的焊接等連接方式，使用自動(dòng)化裝備則相對(duì)簡單。如圖，用軸滾花代替光軸加緊固螺釘?shù)慕M合，改為靜配合。（4）零件上盡可能采用定位凸緣，以減少自動(dòng)裝配中的測量工作，如將壓配合的光軸用階梯軸代替等。減少測量可以減少裝配機(jī)器的成本，而且可以減少裝配時(shí)間。如圖，可以在工件的裝配位