机械CAD技术基础习题库Word文档格式.docx

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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和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〉、处理边界条件和添加载荷；

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产品结构设计与分析3产品的性能分析与动态模拟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和方法。

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、零件分类和编码分组法、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、连续与否均可以

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、提高产品质量和企业的市场竞争力；

有利于实现面向制造的设计（DFM）和面向装配的设计（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。

⑴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。

⑵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。

⑶实体建模：

用基本体素的组合，并通过集合运算和基本变形操作来构造三维立体模型。

第一章　CAD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“ComputeraidedDesign”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？

与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、公式进行建模和工程分析，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和修改，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、工程计算分析和绘制图形等。

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、工程计算分析和绘制图形等工作，而人利用自己的智慧，充分发挥创造能力，进行产品的创新。

即人与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：

计算机硬件和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和设计精度，使科技人员的智慧和能力得到了延伸。

5.CAD技术今后的发展趋势是什么？

将工程数据库与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和执行。

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和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、有限元建模和分析软件、优化设计软件、仿真软件和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系统是由硬件系统和软件系统组成。

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、人机界面和技术支撑能力等几方面的问题：

。

第二章　数据结构和数据库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和物理结构。

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和最后一个元素外，其它的元素只有一个直接前趋和一个直接后继；

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、检索和修改某个元素、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？

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和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，它起着应用程序与数据库之间的接口作用。

数据库和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，使数据的存储和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。

1.数据结构包括在计算机上存储数据的物理结构和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和树型结构两种形式。

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和最后一个元素外，其他的元素都有一个直接前趋和一个直接后继。

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和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、网络模型和关系模型。

15.数据库和数据库管理系统一起称为数据库系统。

第三章　CAD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，分为黑盒测试和白盒测试。

黑盒测试不管软件实际的内部结构，而只从系统的需求和功能出发设计测试用例；

白盒测试则根据软件的内部结构和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.说明高级语言与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和操作功能来直接操作数据库。

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、软件开发和运行三个时期。

4.软件设计包括总体设计和详细设计两个阶段。

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和动态分析两种。

7.软件的动态测试分为黑盒测试和白盒测试两种方法。

8.软件测试过程是按单元测试、组装测试、确认测试和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、分析和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、仿真分析和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和加工程序，实现零件的自动加工。

所以三维几何造型是CAE和CAM的重要基础。

2.简要说明三维建模的方法及其构造方式。

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，它将几何信息与制造信息结合起来，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？

⑴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。

⑵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、精度和材料等方面的信息。

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、轴测图和三视图。

但是，因线框模型仅定义了不连续的几何信息（顶点和棱边），几何描述能力差，只提供了轮廓的框架，缺乏面和内部的信息，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，并通过集合运算和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）和物理特性（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，可以通过定义和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：

几何信息数据和拓扑信息数据。

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和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和边界表示法。

4.任何绘图软件都具备两个基本功能，即绘制图形和图形编辑。

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），i＝1，2，…，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，i＝1，2，…，m。

将所有节点的偏差取平方值并求和，让偏差平方和达到最小，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x=2.05时的y值。

x

2.59

2.40

2.33

2.21

2.09

2.00

1.88

1.80

1.72

1.01

y

1.8

1.7

1.68

1.62

1.59

1.53

1.49

1.44

1.36

解：

线性插值法

构造函数y=P（x）

选取x1=2.09，x2=2.00，则y1=1.62，y2=1.59

当x=2.05时，

抛物线插值法

选取3个插值节点：

（x1=2.21，y1=1.68），（x2=2.09，y2=1.62），（x3=2.00，y3=1.59）

所以，插值公式为：

7、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。

采用线性方程拟合时

求得的曲线方程为：

y=0.924106+0.3419341x

对数方程拟合时

y=1.2513688+0.5363392lnx

指数方程拟合时

y=1.276592x0.3402815

对数指数方程拟合时

y=1.040708e0.2152673x

二次方程拟合时

代入数据得

解方程得

y=1.5490368-0.3995479x+0.2053018x2

各曲线方程的x、y计算值比较如下表

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

1.81

1.74

1..68

1.64

1.61

1.57

1.54

1.51

1.27

0.07

0.06

0.02

-0.02

-0.04

-0.05

-0.07

0.09

1.76

1.71

1.65

1.26

0.12

0.08

-0.01

-0.03

-0.06

-0.08

-0.1

1.70

1.67

1.58

1.56

1.28

0.01

1.82

1.63

1.60

1.29

-0.