机械CAD技术基础习题库.docx

1、在零件分类方法中，生产流程分析法可以分为关键 机床法、顺序分拨与 聚类分析法。2、目前常用数据模型有层状模型、网状、关系。3、模型一般由数据、数据结构、算法 三个部分组成。4、树是一种重要的非线性的数据结构。5、链表有单向链表、双向与循环三种形式。6、数据的逻辑结构有线性结构与非线性两种。7、CAE 表示为计算机辅助工程。8、数据结构一般分为逻辑结构、物理结构、数据运算三种9、CAD/CAM 系统是由工作人员、硬件与软件组成。10、数控机床的组成有 主机、控制装置、驱动装置与辅助装置、编程及其辅助设备。11、柔性制造系统是由加工系统、物流系统与信息系统三大部分组成。12、在创成式 CAPP 系统中进行逻辑决策的两种常用方法为决策树与决策表。13、零件分类方法中的编码分类可以分为特征码位与码位。14、工业机器人一般都由手部、腕部、臂部、机身、驱动系统与控制系统组成。1、在派生式 CAPP 系统中利用分类编码进行零件分类成组的主要依据是（特征矩阵2、下述 CAD/CAM 过程的操作中，属于 CAD 的范畴的是（几何造型3、数据元素之间存储顺序及逻辑顺序一致的数据结构为（线性表5、FMS 的管理控制系统的设备软件模块中包括（接口模块 系统管理程序模块 调速模块6、数控机床的坐标轴用于表示机床的（主轴轴线方向7、通常所说的数控编程是以代码形式表示的它所形成的程序是（零件源程序8、通常我们将数据的存储结构称为数据的（物理结构9、世界上最早进行工艺设计自动化研究的国家是（挪威10、世界上第一台电子计算机出现在（1946 年11、CIMS 表示为 A、计算机集成制造系统12、在 OPITZ 分类编码系统中，描述零件基本形状要素的码位范围为 A、15 码位13、在 CIMS 的制造自动化系统中，最先进的加工手段是 D、FMS14、在计算机技术的相关领域，通常将数据在磁盘上的存储结构称为数据的 A、物理结构16、下列多项中属于 CAM 工作范畴的内容是生产过程及管理 加工控制质量控制19、在对话框构件中，滚动条构件为D、slider20、现代机械工业中的所谓数控编程一般是指（）程序的编制。A、零件ComputerAidedDesign 计算机辅助设计 ComputerAidedEngineering 计算机辅助工程、CAProcessPlanning 工艺过程设计 CAManufacturing 制造CAD/CAM OfficeAutomation 办公自动化 ManagementInformationSystem管理信息系统 MaterialRequirementPlanning 物料需求计划 FlexibleMS柔性制造系统 CIntegratedMS 计算机集成制造系统1、什么是几何建模？几何建模应该具备什么功能？几何造型（也称几何建模）是一种技术，它能将物体的形状及其属性存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型。这个模型是对物体的确切的数学描述或是对原物体某种状态的真实模拟。2、简述有限元法解题步骤。有限元法步骤可以分为：1、结构离散为有限单元：选取合适的单元类型与单元大小来近似实际结构；2、根据单个单元的刚度矩阵集装整体刚度矩阵；3、处理边界条件与添加载荷；4、求解，得到节点位移5、根据节点位移得出其他物理量，如应力，应变，支反力，根据需要，对结果进行处理。其中 1，2，,3 统称为前处理，4 为解算，5 为后处理3、创成法 CAPP 系统工序设计模块的主要功能有哪些？选定加工设备 定位安装方式 加工要求 生成工序卡4、一个完备的 CAD 系统具有的特点？1 产品方案的优化设计 2 产品结构设计及分析 3 产品的性能分析及动态模拟 4 自动生成产品的设计文档资料5、现代生产管理的特点？强调系统性；用数学的方法；强调生产的柔性；计算机在生产中的广泛应用。1、CAD/CAM 系统的集成就是把 CAD、CAM、CAE、CAPP、NCP 以及 PPC 等各种功能不同的软件有机的结合起来。2、数组中各元素存储的特点是顺序的、连续的、均匀的。3、计算机图形生成方法轮廓线法、参数化法、图形元素拼合、尺寸驱动法、三维实体投影法。建模技术是将现实世界中的物性及其属性转化为计算机内部数字化表达的原理与方法。5、设计资料的数据处理方法 数表的处理、线图的处理。6、优化设计的首要任务是建立数学模型。7、零件组合成组的方法人工识别分组法、零件分类与编码分组法、生产流程分析分组法。3、对于决策树又叫判定树，它包括（根 分支 节点4、在数控机床 CNC 系统组成中，核心部分为（C、CNC 装置6、线性表的设计顺序存储结构适合存储数据的是（）D、工程手册中的数表7、线型表采用链式存储时，其地址（）D、连续及否均可以8、下是特征识别技术的是（匹配 体积分解 构形元素生长9、CAPP 系统工作原理的是（）B、派生式C、创成式D、混合式10、是零件分类编码系统结构的是（）A、树式结构B、链式结构D、混合式结构1、CAD/CAM 集成的意义如何？有利于系统各应用模块之间的资源共享，提高了系统运行效率，降低系统成本；避免了应用系统之间信息传递误差，特别是人为的传递误差，从而提高了产品的质量；有利于实现并行作业，缩短产品上市周期、提高产品质量与企业的市场竞争力；有利于实现面向制造的设计（DFM）与面向装配的设计（DFA），降低成本，提高产品竞争力；有益于敏捷制造等先进制造模式的实施，扩大企业的市场机遇。2.简要说明三维建模的方法及其构造方式。线框建模：运用基本线素（直线、圆弧、椭圆弧及自由曲线等）来构造三维立体模型。表面建模：通过基本面素（包括平面及各种曲面）拼接构造三维立体模型。实体建模：用基本体素的组合，并通过集合运算与基本变形操作来构造三维立体模型。第一章CADCAD 概论1.简述 CAD 的基本工作过程。概念设计零部件几何造型工程分析设计评价自动绘图2.什么是 CAD？它的基本工作过程是什么？CAD 是“Computer aidedDesign”的缩写，即计算机辅助设计。它的基本工作过程是：1）概念设计；2）零部件几何造型；3）工程分析；4）设计评价；5）自动绘图。3.什么是 CAD？及传统的设计过程相比，它有什么不同的特征？使设计人员在计算机的辅助下对有关产品的大量资料进行检索，根据性能要求及有关数据、公式进行建模与工程分析，然后将图形显示出来，设计人员通过交互式图形显示系统对设计方案或图形作必要的干预与修改，设计结果以图纸及数据形式输出的过程。传统的设计过程主要靠人来进行概念设计、工程计算分析与绘制图形等。采用 CAD 后，充分利用了计算机速度快、精度高、存储量大等特点，由计算机来完成几何造型、工程计算分析与绘制图形等工作，而人利用自己的智慧，充分发挥创造能力，进行产品的创新。即人及计算机发挥各自的特长，能力互补、巧妙结合，达到最佳合作效果。4.CAD 技术发展迅速的原因是什么？1）技术基础：计算机硬件与软件技术的迅速发展，为 CAD 技术的发展提供了可能性。2）CAD 的作用：能够提高设计效率、提高设计质量、实现数据共享、实现智能设计。CAD 技术的发展几乎推动了一切领域的设计革命，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大地提高了产品开发的速度与设计精度，使科技人员的智慧与能力得到了延伸。5.CAD 技术今后的发展趋势是什么？将工程数据库及 CAD 紧密结合、开发新的实用造型系统、实现工程计算机网络化、向智能化方向发展、提供更多方面的实用软件、实现产品数据标准化、广泛使用微型计算机系统。6.使用 CAD 技术会带来怎样的好处？可以提高设计效率、提高设计质量、实现数据共享、实现智能设计。7.CAD 系统的组成结构是什么？其中软件系统的作用是什么？软件系统是 CAD 的技术核心，它的作用是控制整个计算机系统的工作过程，实现系统功能。8.一般的 CAD 软件系统应该包含哪几个层次的软件？各层次软件的作用是什么？一般的 CAD 软件系统应该包含三个层次的软件：1）系统软件：主要用于计算机管理、维护、控制及运行，及计算机程序的编译与执行。2）支撑软件：在系统软件基础上所开发的满足共性需要的一些通用性实用程序与软件开发的基础环境。3）应用软件：在系统软件、支撑软件的基础上，针对某一应用领域主 机外 围 设 备C AD 硬 件 系 统系 统 软 件应 用 支 撑 软 件专 用 软 件C AD 软 件 系 统CAD系 统的需要研制的软件。通常由用户结合设计工作的需要自行开发。9.机电产品的 CAD 支撑软件包括哪些软件？三维建模软件、图形处理软件、有限元建模与分析软件、优化设计软件、仿真软件与 CAD/CAM 信息处理软件。10.企业在选择 CAD 系统软件时应考虑哪些方面的问题？选择系统时应按什么顺序进行？首先，应确定使用 CAD 系统要完成的任务。其次，要考虑资金及使用水平环境。此外还应考虑系统的可扩展性。在选择系统时，应按应用需求应用软件系统软件硬件的顺序进行。填空题：1.CAD 的基本工作过程是概念设计、几何造型、工程分析、设计评价、自动绘图。2.在 CAD 的基本工作过程中，工程分析包括设计计算、有限元分析、优化设计、仿真分析、材料计算等。3.计算机辅助设计技术具有以下四个特点：提高设计效率、提高设计质量、充分实现数据共享、利于实现智能化设计。4.一个 CAD 系统是由硬件系统与软件系统组成。5.一般 CAD 软件系统应由三个层次的基本软件组成：系统软件、支撑软件、应用软件。6.CAD 系统的选择应该按照应用需求应用软件系统软件硬件的顺序进行。7.CAD 系统的选择应首先选择软件，再根据运行环境选择硬件。8.在选用 CAD 的软件系统时，应考虑性能、硬件环境、二次开发性、人机界面与技术支撑能力等几方面的问题：。第二章数据结构与数据库 1 什么是数据结构？数据之间的关系，即数据之间的组织形式，包括数据的逻辑结构与物理结构。1.什么是线性表？它有哪些特征？可以进行什么运算？线性表是一组有限的有序数据元素的集合，这些元素在不同情况下可以有不同的含义。它有两个特征，一是除了表中第一个与最后一个元素外，其它的元素只有一个直接前趋与一个直接后继；二是线性表的长度为表中元素的个数。线性表的运算包括：求表的长度、从左到右（或从右到左）读表、检索与修改某个元素、插入新元素、删去某个元素等。2.说明线性表的表现形式及各自的特点。数组：同一数据类型 栈：先进后出 队列：先进先出3.什么是树的度？什么是树的高度？结点拥有的子树数称为结点的度，树内各结点的度的最大值即为树的度。树中结点的最大层次为树的高度。4.树型结构一般采用什么样的存储形式？为什么？树型结构一般采用多向链表的存储结构。因为树中每个结点的度不尽相同，为了提高检索速度，在组织其结构形式时，就要用到一个结点具有更多指针域的情况。5.二叉树可以采用哪几种存储形式？为什么？二叉树可以采用顺序分配法或双向链表进行存储。因为在二叉树中，每个结点只有两个子树，以上两种存储结构都比较好处理。6.什么是遍历二叉树？有哪几种遍历方法？遍历二叉树是指按一定规律与次序访问二叉树中的每一个结点，使二叉树中的每个结点都被访问且只被访问一次。根据根结点的位置不同分为三种遍历方式，即中序遍历、后序遍历、前序遍历。7.什么是数据库系统？为什么需要数据库系统？数据库是被存储起来的相关数据的汇集。数据库管理系统提供对数据的定义、建立、检索、修改等操作，以及对数据的安全性、完整性、保密性的统一控制，它起着应用程序及数据库之间的接口作用。数据库与数据库管理系统一起称为数据库系统。因为通过数据库系统集中管理所有的数据文件，可以实现用户对数据的共享，保证数据的一致性，而且将一切繁琐的细节都屏蔽起来，使用户可以逻辑地、抽象地使用数据，使数据的存储与维护不受任何用户的影响，并且减轻了用户的设计工作量，提高了设计效率。填空题：1.数据结构包括在计算机上存储数据的物理结构与面向用户的数据之间的逻辑结构以及这两者之间的相互关系。2.数据的逻辑结构是指数据之间的逻辑关系。3.数据的逻辑结构分为线性表结构与树型结构两种形式。4.线性表是一组有限的有序数据元素的集合。5.线性表中除了第一个与最后一个元素外，其他的元素都有一个直接前趋与一个直接后继。6.数据的物理结构是指数据在计算机内的存储结构。7.数据的存储结构可分为顺序分配法与链表存储法两种形式。8.在单向链表里分配给每个结点的存储单元分为两部分，一部分存放结点的数据；另一部分存放指向后继结点的指针。9.线性表结构描述了数据之间的顺序关系，树型结构描述了数据之间的层次关系。10.树型结构的定义包含两方面的内容，一是它至少有一个根，二是它的各个子树互不相交。11.为了提高查找的效率，最好先对数据进行排序。12.数据查找的方法有顺序查找、拆半查找等。13.数据排序的方法有简单插入排序、拆半插入排序、冒泡排序等。14.结构式数据模型主要有层次模型、网络模型与关系模型。15.数据库与数据库管理系统一起称为数据库系统。第三章CADCAD 基本方法1.在 CAD 系统中采用哪些方法可以快速有效地处理设计资料？它们各有什么特点？实用于什么情况？将数据编制在程序中（如数组、语句），使用方便，适用于数据量很少的情况。拟合成公式编入程序，结构简单，可以推算中间值，适用于变化不大、较规则的数据。存放在数据文件中，便于管理，适用于数据量较大的情况。利用数据库进行管理，使用维护方便，适用于数据类型多、数据量很大的情况。2.说明并解释软件动态测试的方法。动态测试是将程序放在运行环境中进行测试，分为黑盒测试与白盒测试。黑盒测试不管软件实际的内部结构，而只从系统的需求与功能出发设计测试用例；白盒测试则根据软件的内部结构与逻辑路径设计测试用例进行测试。3.说明 CAD 软件界面设计时应注意哪些原则？保持一致性、提供反馈、尽量减少失误的可能性、可进行出错恢复、隐藏复杂功能、尽量减少要记忆的内容。此外，在人机界面的安排上，应该美观、大方、简洁，并尽量按照人机工程学的原理进行设计，充分利用菜单、对话框、图形图标等技术，使人机对话方便而简单，构造出舒适、实用、功能良好的 CAD 系统。4.说明高级语言及数据库系统实现数据共享有哪几种方法？（1）由数据库导出文本文件，高级语言读取该文本文件中的数据。（2）利用高级语言直接读写数据库中的数据文件。（3）利用高级语言本身具有的数据库接口与操作功能来直接操作数据库。填空题：1.在机械设计过程中，经常需要处理计算公式、数表、线图等。2.在机械 CAD 的设计计算或分析中，常用的计算方法有方程求根、数值积分、线性方程组求解等。3.一个软件的整个生存周期包含软件计划、软件开发与运行三个时期。4.软件设计包括总体设计与详细设计两个阶段。5.程序调试包括软件测试以及在这一过程中进行纠错两个方面的工作。6.软件的测试方法可分为静态分析与动态分析两种。7.软件的动态测试分为黑盒测试与白盒测试两种方法。8.软件测试过程是按单元测试、组装测试、确认测试与系统测试四个步骤进行的。第四章工程图形技术问答题：1.什么是三维建模技术？为什么要进行三维建模？三维建模就是用计算机系统来表示、控制、分析与输出三维实体的技术。因为三维模型一方面可以为设计计算、有限元分析、优化设计、仿真分析与材料计算等提供所需的几何信息，以便经过以上工程分析确定设计方案的性能，并判定是否满足设计要求。另一方面，可以为工艺设计、数控加工提供所需的特征信息，以便确定零件的加工工艺与加工程序，实现零件的自动加工。所以三维几何造型是 CAE 与 CAM 的重要基础。2.简要说明三维建模的方法及其构造方式。线框建模：运用基本线素（直线、圆弧、椭圆弧及自由曲线等）来构造三维立体模型。表面建模：通过基本面素（包括平面及各种曲面）拼接构造三维立体模型。实体建模：用基本体素的组合，并通过集合运算与基本变形操作来构造三维立体模型。3.简述特征建模法的含义及现实意义。特征是具有一定形状的、能表达零件制造信息的集合体。特征建模法是一种包含基本几何信息，以特征为基本元素的高层次建模方法，它将几何信息及制造信息结合起来，提供面向制造的快速造型，造型时以特征为对象，制造时以特征为基础形成加工文件。特征建模技术着眼于产品从设计到制造的整体性，将产品的几何信息、工艺信息、精度信息等制造类信息有机地溶于造型设计之中，有利于设计信息在各制造环节中的传输，真正实现计算机集成制造（CIM）。4.在图形的几何变换中，采用齐次坐标表示法有什么好处？提供了用矩阵运算在二维、三维乃至高维空间中进行变换的一个有效而统一的方法。可以利用齐次坐标表示法表示在无穷远处的点。同时，也可通过变换将无穷远点变换为对应的有限远点，产生透视投影中的灭点。5.三维模型在数控加工中的作用是什么？为满足数控加工的编程需要，应需哪些信息？三维模型描述了零件的几何形状、尺寸信息等，是自动编制数控加工程序的主要依据。为满足数控加工的编程，需要工艺、精度与材料等方面的信息。6.简述线框建模有何优缺点？线框建模的优点是形象直观，数据量少，占内存小，算法简单，变换模型非常方便，可用于绘制透视图、轴测图与三视图。但是，因线框模型仅定义了不连续的几何信息（顶点与棱边），几何描述能力差，只提供了轮廓的框架，缺乏面与内部的信息，一般很难对图形作出惟一解释，不能产生剖视图，不能进行消隐处理，也不能计算物体的质量、体积等特性参数。7.简述表面建模的优缺点。表面建模克服了线框建模的很多缺点，较完整地定义了立体的表面，增加了几何信息。可以实现求交、图形消隐，产生彩色图像，获得数控加工所需的信息。但它只能表达三维形体的外表面，而不能表达内部信息，无法切开内部结构。8.实体建模方法及其特点。实体建模是用基本体素的组合，并通过集合运算与基本变形操作来构造三维立体模型。实体建模具有物体的表面及内部形状，兼有几何特性（面积、形状等）与物理特性（质量、重心等）。可将零部件组装在一起，动态显示运动状态，检查空间是否发生干涉；支持有限元网格自动划分；提供 NC 编程信息等。实体模型在工程中已得到广泛应用。9.简述构造实体几何表示法 CSG 的基本原理。构造实体几何表示法的基本思想是：各种各样形状的几何形体都可以由若干基本单元形体，经过若干次集合运算（又称拼合运算）构建得到，CSG 法存储几何模型信息是储存所调用的单元形体类型、参数及其所采用的形状集合运算过程。10.简述边界表示法 B-Rep 的基本原理。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的，可以通过定义与全面储存这些边界外表面信息的方法建立实体几何模型。B-Rep 法将实体外表面几何形状信息数据分为两类：几何信息数据与拓扑信息数据。B-Rep 法也采用形状集合运算类构建复杂的形体，其内部储存的数据随着形状集合运算的进行要作动态的修改更新。当两个物体进行形状集合运算时，先求出两物体外表面相交的相贯线，并沿着相交线将相交的表面切断分段，然后，根据具体形状集合运算（并、交、差）的要求，进行判别以组成新的外表面轮廓，并重新组织模型的数据信息。：1.三维模型的建模方式有线框建模、表面建模、实体建模。2.三维建模是计算机辅助工程分析与计算机辅助制造的重要基础。3.目前 CAD 系统中应用最多的两种实体建模方法是构造实体几何表示法与边界表示法。4.任何绘图软件都具备两个基本功能，即绘制图形与图形编辑。5.将三维物体变为二维图形表示的过程称为投影变换。6.图形的二维变换包括平移变换、比例变换、旋转变换、错切变换、镜射变换等。5、简述曲线拟合的理论基础。答：曲线拟合的方法很多，最常用的是最小二乘法。设由实验得到或绘图经离散后得到 m 个点：(xi，yi)，i1，2，m。假设由这些点得到的拟合公式为 y=f(x)，则每个节点处的偏差为：ei=f(xi)-yi，i1，2，m。将所有节点的偏差取平方值并求与，让偏差平方与达到最小，因此称为最小二乘法拟合。6、对下表所示的试验数据，分别用直线、抛物线插值法求解当时的 y 值。xy解：线性插值法构造函数 y=P(x)选取 x1，x2，则 y1，y2377.2377.110353361859.109.200.209.262.100.209.200.2)(21211212xxxxxyxxxxyxxxxxP当时，61.1377.205.2)05.2(Py抛物线插值法选取 3 个插值节点：(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)0252.018.409.4)00.221.2)(09.221.2()00.2)(09.2()()()(23121321xxxxxxxxxxxxxA0108.042.421.4)00.209.2)(21.209.2()00.2)(21.2()()()(23212312xxxxxxxxxxxxxA0189.06189.43.4)09.200.2)(21.200.2()09.2)(21.2()()()(22313213xxxxxxxxxxxxxA所以，插值公式为：59.10189.06189.43.462.10108.042.421.468.10252.018.409.4)()()()(222332211xxxxxxyxAyxAyxAxP605.1538.02.1133.059.10189.06189.405.23.405.262.10108.042.405.221.405.268.10252.018.405.209.405.259.10189.06189.43.462.10108.042.421.468.10252.018.409.4)05.2(222222xxxxxxP7、采用最小二乘法对表中的试验数据进行多项式拟合，并绘制拟合曲线。解：采用线性方程拟合时3419341.078201.122827.328376.3210/2009.4019021.4110/09.1603.208376.3210/10/21011012101101101iiiiiiiiiiixxyxxyb924106.01003.203419341.009.1610101101iiiixbya求得的曲线方程为：对数方程拟合时5363392.0632773.0339381.010/45731.44078504.510/09.16667632.60676.1110/lnln10/lnln10/10/2101101210110110121011012101101101iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiixxyxxyXXyXXyb2513688.110667632.65363692.009.16ln1111nxbynXbyaniiniiniinii求得的曲线方程为：指数方程拟合时3402815.0632773.0215321.010/45731.44078504.510/710812.4667632.6356317.310/lnln10/lnlnlnln10/10/2101101210110110121011012101101101iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiixxyxxyXXYXXYb244194.010667632.63402815.0710812.410lnln10ln101101101101iiiiiiiixbyXbYaA276592.1Aea求得的曲线方程为：对数指数方程拟合时2152673.078201.13836086.010/2009.4019021.4110/710812.403.20819365.910/10/lnln10/10/2101101210110110121011012101101101iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiixxyxxyxxYxxYb0399008.01003.202152673.0710812.410ln10ln101101101101iiiiiiiixbyxbYaA040708.1Aea求得的曲线方程为：二次方程拟合时101210141013101210111013101210111010101210111010iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiixyxcxbxaxyxcxbxaxyxcxbxa代入数据得73262.693662.19936593.909021.418376.3236593.909021.4103.2009.169021.4103.2010cbacbacba解方程得2053018.03995479.05490368.1cba求得的曲线方程为：2各曲线方程的 x、y 计算值比较如下表x表值y线性方程对数方程指数方程对数指数方程二次方程计算值差值计算值差值计算值差值计算值差值计算值差值1.68000偏差平方与S有差数组量9991010绝对最大差值由上表可知，二次方程拟合时的偏差平方与 S 值最小，而且绝对最大差值也远小于其他方程的拟合，尽管二次方程拟合时有差值的数据组数并非最少，但综合考虑，仍可选择二次方程为实验数据的拟合公式。各种拟合方程的拟合曲线如下所示：线性方程拟合：