2022年计算机辅助设与制造复习题库.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆运算机帮助设计与制造技术对制造业进展和新产品开发有何意义和作用?A为制造业的进展供应了重要的技术支撑;高新技术进展和应用的重要领域;是提高企业竞争力的重要技术支撑;是满意人类不断增长物质需求的主要技术支撑;对汽车制造业新产品开发的重要作用:照实现3D 设计,迈向电子样车,推行并行工程,缩短开发周期;发掘特殊市场,一平台多型号;追求品牌路线,不断创新产品;对新产品生产线规划设计的重要作用:如:汽车焊接生产线仿真;对供应链与第三方物流产业的重要作用:以互联网传递销售、生产、选购信息,信息传递快捷、精确;对大规模客户定制与电
2、子商务的重要作用;B缩短了新产品开发的生命周期,提高了新产品的质量,削减了新产品开发的成本,使企业更具备竞争力;运算机帮助设计与制造技术的主要内容有哪些?A、运算机帮助设计CAD(包括二维 /三维 CAD和 KBE、并行协同设计) ;b、运算机帮助工艺设计CAPP(装配工艺、机加工艺、热加工工艺、特种加工工艺、数控加工工艺等);c、运算机帮助工程CAE/CAT(整机和零部件的性能仿真分析和仿真试验);d、运算机帮助制造CAM(有广义和狭义之分,广义凡是采纳运算机进行帮助制造的都叫 CAM;狭义主要指数控加工);e、逆向工程技术RE(又叫反求设计) ,属于 CAD 技术的范畴;f、激光快速原型制
3、造RP;g、数字样机DMU(Digital Mockup );h、运算机帮助生产工程CAPE(又叫数字化工厂) ;i、产品数据治理(PDM)和产品生命周期治理(PLM)在产品生命周期中所用的 CAX技术:见课本 P348 在产品生命周期各阶段各需要哪些运算机帮助设计与制造技术?产品生命周期各阶段各需的技术: 产品设计业务流程再造与流程治理技术:CAX/DFX/PDM技术;产品策划阶段的数字化技术:用于市场猜测的虚拟现实技术(如动画仿真)、 QFD 用户需求转换技术、技术经济分析技术、新产品概念评判技术等;产品概念设计阶段的数字化技术:CAID、CAE、 KBE、CAM、DMU可视化协同设计工具
4、和 PDM技术等;产品工程化设计阶段的数字化技术:CAD/CAE、CAT、 DFX、逆向工程技术、快速原型技术、KBE、CBD、基于 GT的相像设计、 PDM、供应商信息治理等;产品设计阶段的工艺验证数字化技术:支持系统、工艺技术信息治理等;GT、工艺工程数字仿真、制造资源数据库、工艺学问库、工艺决策部件及样机试制阶段的数字化技术:数控加工技术、数控加工过程仿真、快速原型制造技术等;产品销售中的数字化技术:远程故障诊断、可视化拆装显示技术、电子修理手册、客户关系治理技术等;什么叫产品数字化设计与治理技术?它主要由哪些单元技术组成?对制造业新产品开发有何作 用?和;产品数字化设计与治理技术是以现
5、代设计方法学 ,各专业领域学问和信息技术为核心的一系列技术学科的总它主要包含的单元技术有:运算机帮助设计,运算机帮助制造,运算机帮助工程分析与数字仿真技术,虚拟测试技术,新产品开发业务流程再造与协同掌握,质量功能配置,产品数据治理技术,逆向工程与快速原型技术 等;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆新产品数字化设计与治理技术的学科结构由4 层组成:底层为现代信息技术和传统的设计/ 工艺技术;其次层为利用现代治理技术和信息技术对传统产品设计业务流程的再造技术(理技术 (PDM);第三层为贯穿于
6、产品设计各阶段的全体数字化技术;技术;BPR)和面对网络化协同的产品数据管 第四层为新产品设计的各个应用领域及特地作用:有效的缩短新产品开发周期和上市时间,降低产品成本, 提高产品开发质量和效率,使企业具备竞争 力;什么叫产品生命周期?它是怎样形成的?以一个你所熟识的产品为例说明产品生命周期治理的构 成和特点?产品生命周期是任何一种产品从它进入市场为用户所接受,到退出市场被用户所冷落,一般都要经过产品策划设计制造产品推出快速增长饱和衰退退出市场的几个阶段;市场调查、需求分析、产品规划市场调查、需 求转换、目标 产品定义 、PDM关注企业内部协同设计过程和设 计数据治理与ERP系统接 口客户订单
7、 与销售传统 PDM治理范畴(项目治理、配置治理、文档治理、变更治理、系统保护)产品战略规划新产品概念设计产品工程化设计工艺工装设计样机试制样机试验批量生产销售产品生命周期需求治理顾客定制(项目治理、配置治理、文档治理、变更治理、系统保护)供应链治理客户关 系治理新产品战略定义过程新产品设计过程制造与销售过程PLM治理范畴PLM既关注企业内部、也关注企业间的产品生命周期协同过程和数据治理图 8.10 产品生命周期中 PLM 和 PDM 的治理范畴与联系PLM 是在 PDM 的基础上, 为满意全球化、 网络化产品生命周期治理的要求,向传统 PDM 治理的前端顾 客需求治理和向生产 /制造 /销售
8、 / 售后服务等后端延长而构成的一整套治理方法和技术;PLM 的基础是目前的 CAD、CAE、CAM、PDM、数字样机、 ERP、供应链治理( SCM)、客户关系治理( CRM)和学问库等信息平台;PLM 的治理思想是从新产品的战略策划开头,就将与产品有关的功能、性能、外观特点、质量、成本、顾客 群、销售价格、生产规模、产品投放时机、市场占有量保护、差异化竞争优势的保持等一系列问题进行统一的考 虑,具体方案、分阶段掌握实施,使各种有限的资源发挥出最大的效益;形成:(1)是电子商务的产生和快速进展的必定结果;(2)是制造业的迫切需求;(3)internet时代协同产品商务解决方案;再抄P342页
9、勾的;产品生命周期治理包括:需求治理、项目治理、产品创新开发、质量治理、数据治理、资源管理、变更治理、价值链治理、协同与集成、实施方法、安全保密治理;产品生命周期治理的特点; 通过一样的数据拜访模型将不同商业和工程应用集成,使PLM用户得以协同的工作; PLM的信息体系结构支持产品整个生命周期全部活动的协同,协同的数据处理使商业应用和资源信息前后贯穿,排除产品活动中产生的各种数据形成的信息“ 孤岛”;例如:我们利用PLM的思想从产品的应用系统中将产品所使用的金属材料的重量信息提取到需要该信息的其他应用系统(如产品成本核算、产品包装、包装、原材料名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页
10、,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆选购等);在 CAD三维建模技术中,正向设计和和逆向工程有什么异同?它们各应用在哪些产品和零部件的 设计中?逆向工程技术主要应用与引进技术的消化吸取和从油泥模型、木模型等猎取三维数据;正向设计是对已有 的工程二维图或待开发的三维实体进行三维设计;逆向工程主要应用在进口汽车零部件、进口工装模具等产品中;正向设计就主要应用在自主创新的产品设 计中;何为产品数字化设计与制造技术?它与传统的产品设计制造技术有何不同,产品数字化设计制造 技术对产品创新设计有何意义?产品数字化设计和制造技术是建立在运算机帮助设计CA
11、D和运算机帮助制造CAM基础上对产品用运算机设计和制造的技术;与传统产品设计制造的区分是,其可在数字状态下进行仿真分析,然后再对原设计重新进行组合或改进,故只需制作少量的自重实物模型就可能使产品开发获得一次胜利;对产品创新设计的意义:可依据设计对象和任务的不同,以及设计各阶段的特点,采纳某些相适应的有效 的方法和技术,去解决整个产品设计中的总体和个体问题;CAD技术主要解决产品及零部件设计的什么问题?三维CAD和二维 CAD的设计步骤有何异同?在以下图 A图 F 的三维模型中,各采纳了哪些三维建模技术来完成这些零部件的设计?(20 分)CAD能解决的问题运算机帮助设计:采纳运算机硬软件系统进行
12、零部件及整机的设计(可以是二维设计,也可以是三维设计) ,在运算机上更有效地帮忙人们完成产品的几何结构、装配、公差、尺寸检查、机构分析、造型、包装等设计任务;主要功能: 几何建模、 装配设计、 绘图、 公差设计、 装配仿真、 任意剖切、 干涉检查、 鈑金设计、 管路设计、线束设计、工业设计、工装/ 模具设计、 KBE工具、数据治理、权限治理、BOM接口、数据接口(DFX、IGES、STEP等)、二次开发工具等;三维 CAD和二位 CAD的设计步骤的异同点:名师归纳总结 不同点:在二维CAD设计中一般将产品和工程设计图纸看成是“ 点、线、圆、弧、文本 ” 等几何元素的第 3 页,共 11 页-
13、- - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆 集合,将表达的任何设计都变成了几何图形,所依靠的数学模型是几何模型;而三维 CAD设计中是将其实际外形 表示成为三维的模型,模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、体的各种信息,更多地关注产品的实际结 构;相同点:都是通过运算机发挥其分析运算和储备信息的才能,完成信息治理、绘图、模拟、优化和其他数值 分析任务,都要建立完备的产品设计数据库,建立完备的应用程序库,建立多功能交互式图形程序库;各图使用的三维建模技术:A图:数字样机的三维曲面几何建模(A级曲面);B图:数字样机的三维曲面几何建模(B
14、级曲面);C图:数字样机设计中的实体建模技术与应用,叉等布尔运算而得到所需的零件实体模型;实体建模由柱、 锥、球、台、环等基本体素, 通过并、 交、D图:数字化主模型建模中的汽车内掩盖件主模型设计结果,前壁板主模型的三维线框,某新车型前壁 板B级曲面的三维设计结果;E图:凸轮轴座实体结构,实体阵列的建模方法;F图:装配模型; (仿真模型?)如图 1 所示的是几个机械零件的三维几何模型,它们的几何建模是由哪些基 本三维建模功能完成的,并说明这些三维建模功能的特点,以及它们在机械产品设计中的主要用 途;(20 分)图 1 几种机械零件的典型三维建模实例车身外掩盖件, 车身内掩盖件采纳的是曲面建模;
15、箱体类零件采纳的是实体建模;车身掩盖件和轮胎采纳的是三维线框建模;缸盖凸轮轴座、缸盖进气管零件采纳的是特点建模;这三种建模方式的特点及主要用途:三维线框建模: 数据结构简洁, 表达物体轮廓信息清楚,占用内存和CPU运算时间少, 交互功能强;主要用于:草图绘制、结构方案设计;曲面建模: 主要用于: 复杂物体表面的设计,特点:实体建模:如汽车机身、 飞机机身、 流体机械的片等呈流线型的自由曲面;CAE技术能解决新产品设计中的哪些问题?(180 页)振动特性分析、传热学中的流场分析等固体力学中的位移场和应力场分析、电磁学中的电磁场分析、CAE的解题步骤是什么?( 183 页)前处理部分:实体模型的创
16、建,定义单元属性,划分有限元网格,模型修正和更换有限元解算部分:有限元解算由载荷施加和有限元方程求解名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆后处理部分:基本数据(如结构分析中节点位移)和导出数据(如结构分析中单元的应力、应变)当我们设计完一个齿轮的三维几何模型后,假如要分析该齿轮是否具有足够的机械强度和刚度,请从齿轮传动的受力和运动特点,说明 第五章 PPT总结 CAE的基本原理是什么?CAE方法的应用过程;(184,201 页)(20 分)机械产品或零部件设计中常用的 CAE软件有那些主要的功
17、能?CAE:主要是指用运算机对工程和产品进行性能和安全牢靠性分析和优化;对产品将来的工作状态和运行行为进行模拟, 及早发觉设计缺陷,并证明将来工程、 产品功能和性能的可用性与牢靠性;能够解决的问题有:1、结构静力分析,2、结构动力分析,热分析及热应力分析,4、电磁场分析,5、流体动力学分析,6、多刚体 / 多体动力学力学和运动分析;CAE可以对零部件的刚度、强度和模态等进行分析,也可对整机的工作原理仿真和性能评估分析,现在已有专业化的 CAE分析评估系统,例如汽车产品开发中的发动机燃烧分析,NVH分析、悬架分析、整车和动力响应分析,冷却系统的流场、温度场和应力场的耦合作用分析等等;CAE解题步
18、骤:前处理、求解、后处理;齿轮传动的受力特点:单个齿轮逐步进入啮合,然后逐步退出啮合区,齿轮传动时, 受力总体上显现周期性,由于齿轮、轴、支承等的制造误差、安装误差以及在载荷作用下的变形等因素的影响,齿轮沿齿宽方向的作用力非匀称分布, 存在着载荷局部集中现象;此外由于原动机与工作机的载荷变化,以及齿轮传动的各种误差所引起的传动不平稳等,都将引起附加载荷;第一建立齿轮集合模型,然后定义齿轮的有限元网格模型,第三步定义单元属性, 第四步加载, 由于齿轮传动的受力特点载荷比较复杂需要依据啮合的周期性和齿宽方向受力的不匀称性加载;如何分析结构的强度和刚度:运算出零部件在静载作用下任意一点的位移、应力和
19、应变,找出零部件最大位移和应力位置,评判零部件的刚度和强度,得出零部件肯承担的最大载荷;CAE的基本原理:有限元法的基础是变分原理和加权余量法,其基本求解思想是把运算域划分为有限个互不重叠的单元, 在每个单元内, 挑选一些合适的节点作为求解函数的插值点,将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式,借助于变分原理或加权余量法,将微分方程离散求解;CAE软件的能解决的问题:结构静力学分析、结构动力学分析、热分析及热应力分析、电磁场分析、多刚体 /多体动力学和运动学分析;常用 CAE软件的功能:ANSYS分析软件: 结构非线性分析、 电磁分析、 流体动力学分析
20、、 设计优化、 接触分析、 自适应网格划分等;NASTRAN分析软件:正就模态分析、复特点值分析、瞬态响应分析、频率响应分析、随机振动分析、响应谱分析、声学分析等;Fatigue分析软件: 耐久性疲惫寿命猜测仿真;全寿命及初始裂纹分析;裂纹扩展分析; 多轴初始裂纹分析;振动疲惫分析;电焊的疲惫寿命分析;虚拟应变片测量;高级疲惫和加载功能;疲惫寿命分析前后处理器MARC分析软件:线性 / 非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析;随机振动分析、动力响应分析、自动的静 / 动力接触、屈服 / 失稳、失效和破坏分析等;结构静力学和动力学分析能解决新产品或零部件开发设计中的哪些问题?结构静力分
21、析用来分析由于稳态外部载荷引起的系统或部件的位移、应力、 应变和力; 静力分析很适合于求解惯性及阻力的时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题;这种分析类型有很广泛的应用,如确定结构的应力集中程度,或猜测结构中由温度引起的应力等;名师归纳总结 - - - - - - -结构动力分析一般包括结构模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析;结构模态分析用于确定结构或部件的振动特性(固有频率和振型);它也是其它瞬态动力学分析的起点,如谐响应分析、谱分析等;第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆结构模态分析中常用的模态提取方法有:子空间 Sub
22、space 法、分块的兰索斯 Block Lanczos 法、PowerDynamics 法、豪斯霍尔德 Reduced Householder 法、 Damped法以及 Unsysmmetric 法等;谐响应分析用于分析持速的周期载荷在结构系统中产生的持速的周期响应(谐响应),以及确定线性结构承受随时间按正弦(简谐)规律变化的载荷时稳态响应的一种分析方法,这种分析只运算结构的稳态受迫振动,不考虑发生在鼓励开头时的瞬态振动,谐响应分析是一种线性分析,但也可以分析有预应力的结构;瞬态动力学分析 (亦称时间历程分析) 是用于确定承担任意随时间变化载荷的结构的动力学响应的一种方法;可用瞬态动力学分析
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