机械CAD

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二、主观题(共13道小题)
3. CAD的英文全称是______________中文称为_________________。 参考答案：CAD的英文全称是Computer Aided Design，中文称为计算机辅助设计。
4. CG的英文全称是_____________中文称为______________。 参考答案：CG的英文全称是Computer Graphics，中文称为计算机图形学。
5. CAD技术的发展趋势集中体现在_________、________、_____、和标准化上。 参考答案：CAD技术的发展趋势集中体现在集成化、网络化、智能化和标准化上。
6. 简述CAD技术与计算机图形学的关系。 参考答案：CAD技术的核心和基础是计算机图形处理技术，因此，CAD技术的发展与计算机图形学的发展密切相关，并伴随计算机及其外围设备的发展而发展。 计算机图形学是研究通过计算机将数据转换成图形，并在专用设备上显示的原理、方法和技术的学科。计算机图形学是一门独立的学科，有丰富的技术内涵，其有关图形处理的理论和方法构成了CAD技术的重要基础。
7. 简述CAD技术的特点。 参考答案：CAD技术是多学科综合性应用技术 CAD技术是现代设计方法和手段的综合体现 CAD技术是人的创造性思维活动同基于计算机系统的有机融合
8. CAD系统是基于计算机的系统，由____________和___________组成。 参考答案：CAD系统是基于计算机的系统，由软件和硬件设备组成。
9. CAD系统按其硬件组成并结合计算机技术的发展历程一般可分为________________、_______________、_______________________、__________________________和______________________________。 参考答案：CAD系统按其硬件组成并结合计算机技术的发展历程一般可分为主机系统、小型机系统、工作站系统、微机系统和基于网络的微机－工作站系统。
10. CAD系统按工作方法及功能大致分为4类：_______________、__________________、__________________________和______________________________。 参考答案：CAD系统按工作方法及功能大致分为4类：检索型、自动型、交互型和智能型。
11. CAD系统的硬件主要由_______________________海恩法则、____________________、________________________、_________________________组成。 参考答案：CAD系统的硬件主要由计算机主机、外存储设备、输入设备、输出设备组成。
12. 试列举三种当今机械领域中应用广泛的CAD软件的名称____________、_________________、_______________________。 参考答案：试列举三种当今机械领域中应用广泛的CAD软件的名称SolidWorks、UG、Pro/E。
13. 请简述CAD系统的选型原则 参考答案： 软件系统的选择应优于硬件且应具有优越的性能。 硬件系统应该符合国际工业标准，具有良好的开放性 整个软硬件系统运行可靠，维护简单、性能价格比优越 具有良好的售后服务体系 供应商应该有良好的信誉，可以提供培训、故障排除及其他增值服务。
14. CAD软件系统包括哪几个层次？试分别举例说明。 参考答案： CAD系统的软件分为3个层次，即系统软件、支撑软件和应用软件。 系统软件是与计算机硬件直接关联的软件，一般由专业的软件开发人员研制，它起着扩充计算机的功能以及合理调度与运用计算机的作用。例如操作系统Windows、UNIX等，编译系统等。 支撑软件是CAD软件系统的核心，是为满足CAD工作中一些用户的共同需要而开发的通用软件，主要包括图形处理软件、工程分析与计算软件、模拟仿真软件、数据库管理软件、计算机网络工程软件、文档制作软件等。例如OpenGL、AutoCAD、Access等。 应用软件是在系统软件、支撑软件的基础上，针对某一专门应用领域而开发的软件。例如飞机设计软件等。
武豫鲁 15. CAD系统中常见的图形输入设备和图形输出设备有哪些？ 参考答案： 图形输入设备有定位设备（鼠标、键盘、图像输入板及其触笔、触摸屏）、数字化仪和图像输入设备（扫描仪、数码摄像机、数码相机）等。 图像输出设备包括图形显示器、绘图仪、打印机等。

二、主观题(共10道小题)
16. 在计算机图形处理中，图形输出设备自身的坐标系称为______________________。 参考答案：在计算机图形处理中，图形输出设备自身的坐标系称为设备坐标系。
17. 在计算机绘图时，视区不变，窗口缩小时，显示的图形会相应________________；窗口不变，视区放大时，显示的图形会相应________________。 参考答案：在计算机绘图时，视区不变，窗口缩小时，显示的图形会相应放大；窗口不变，视区放大时，显示的图形会相应放大。
18. 叙述在几何造型系统中，坐标系的分类及其作用。 参考答案：设备坐标系。用于在图形显示设备上定义图形或窗口的位置。 虚拟设备坐标系。避免由于设备坐标系与设备的相关性影响应用程序的可移植性。 世界坐标系。用于描述现实世界的整体布局。 造型坐标系。用于描述世界坐标系中每个具体物体的形状，每个物体均由其自身的造型坐标系定义。 观察坐标系。实现将三维物体投影到显示屏幕。
工业萘 19. 由二维基本变换矩阵推导以下三角形绕A点旋转90°的复合变换矩阵，并计算变换后各点的坐标。 参考答案： 设旋转中心点坐标为（x厦门大学门p,yp） 将旋转中心平移到坐标原点，其变换矩阵为： 绕坐标原点旋转，其变换矩阵为： 绕坐标原点旋转，其变换矩阵为： 则总的组合变换矩阵为： 其中xp=1,yp=1,θ=90，代入上式化简可得： 因此变换后的各点坐标为 即变换后A点坐标为（1 1），B点坐标为（0 1），C点坐标为（1 3）。
20. 几何造型系统中三种几何模型分别是________________、________________和________________。 参考答案：几何造型系统中三种几何模型分别是线框模型、曲面模型和实体模型。
21. 简述线框模型的优缺点。 参考答案：优点：   由于有了物体的三维数据，可以产生任意视图，视图间能保持正确的投影关系，这为生成多视图的工程图带来了很大的方便。还能生成任意视点或视向的透视图及轴侧图，这在二维绘图系统中是做不到的。   构造模型时操作简便，而且数据结构简单，所占存储空间少，数据处理容易，绘图显示速度快，对硬件要求低。   符合手工绘图习惯，就如同是人工绘图的自然延伸。 缺点：   因为所有棱线全都显示出来，物体的真实形状必须由人脑的解释才能理解，因此可能出现二义性。此外当形状复杂时，棱线过多，也会引起模糊理解。   缺少曲面轮廓（没有存储该方面的信息），不能解决面的求交，消除隐藏线和隐藏面。   由于在数据结构中缺少边与面、面与体之间关系的信息，即所谓拓扑信息，因此不能构成实体，无法识别面与体，更谈不上区别体内与体外。不能进行着和物理特性计算。
22. 简述曲面模型的优缺点。 参考答案：由于增加了面的信息，能够完整地定义三维物体的表面，可以生成真实感的模型，消除隐藏线和隐藏面。实现曲面求交，数控刀具轨迹生成等。 但容易在建模时漏掉某个或某些面的处理，且经常会在面与面的连接处出现重叠或间隙。此外，没有各个面之间的关系，无法区分体内和体外，无法计算质量等。
23. 简述边界表示法和构造实体几何法两种实体表达数据结构的原理并比较各自优缺点。 参考答案： 构造实体几何法在计算机内部，是通过记录基本体素及其集合运算和几何变换进行表示的，存储的是物体生成的过程。一个物体的CSG表示是一个有序的二叉树，树的非终端节点表示各种运算（集合运算和几何变换），树的终端节点表示基本体素。无论物体多么复杂，都是由一些基本体素按照一定的顺序拼合而成。 优点   数据结构简单、紧凑，数据管理方便。   CSG树存储的都是正则实体。给出了实体内外区域的明确定义。   实体的CSG表示法随时可转换成相应的B-Rep表示法。因此，CSG树型表示可以 被用作为B-Rep编写的应用程序的接口(界面)。   通过改变相关体素的参数可以很容易地实现参数化造型。  缺点   由于CSG树存储的是集合运算的历史，故其造型过程只采用集合运算，这使其应用范围受到了限制。一些很方便的局部修改功能，如拉伸、倒圆等不能使用。   由CSG树中得到边界表面、边界棱边以及这些边界实体连接关系的信息需要进行大量的运算，因此，由一个采用CSG树型结构表示的形体中提取出所需要的边界信息是一件很困难的事。 边界表示法的基本思想是将物体定义成由封闭的边界表面围成的有限空间。一个形体可以通过它的边界即面的子集来表示。形体由面构成，面由边定义，边通过点定义，点通过坐标来定义。边界表示法强调的是形体的外表细节，详细记录了形体的所有几何和拓扑信息。 优点：   便于系统直接存取组成实体的各种几何元素，有利于生成和绘制线框图、投影图，生成二维工程图。   显示速度快，实时性好 缺点：配对交易   数据存储信息量大，有冗余   有可能产生无效实体定义
24. 简述参数化造型系统中构造几何形体的一般步骤。 参考答案：在参数化造型中，通常按下列步骤构造一个几何形体：   (1) 以草图(Sketch)方式输入一个大致相近的二维形体   (2) 输入可交互的几何约束和尺寸数据。   (3) 以给定的几何约束和尺寸数据重新构造该二维形体   (4) 重复步骤(2)和(3)，修改几何约束和尺寸数据，直到获得所期望的几何形体。   (5) 用二维形体通过平移扫描或回转扫描创建三维实体。本步骤所用的厚度值或回转角度也可成为尺寸数据，通过修改其参数，则可以很容易地修改对应的三维形体。
25. 采用CSG树型结构构造一个实际零件，分析其体素构成，并画出其CSG树型结构图。 参考答案： 如图所示零件基本体素为两个长方体和一个圆柱体，其CSG树如图所示。参见教材96页图6－21

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