内容发布更新时间 : 2024/9/30 0:29:56星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1、什么是CAD？什么是CAD系统？

CAD是指人们在计算机软、硬件的辅助下对产品或工程进行设计、绘图分析，修改和编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。 CAD系统一般把应用于CAD作业的计算机.软件.及外围设备总称为CAD系统. 2．为什么CAD系统大都采用人机交互方式工作？

CAD不是完全的设计自动化。实 践经验证明，完全的设计自动化是非常困难的。CAD是将人的主导性与创 造性放在首位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机的结合起来．从 而提高设计质量、缩短设计周期，降低设计费用。因此，人机交流以及人机交互工作方式是CAD系统的显著特点。 3.CAD技术在机械工业中有那些主要应用？结合你用过或见过的CAD的应用” 举一例说明

4.答：CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面：(l）二维绘图 (2）图形及符号库(3）参数化设计 (4）三维造型(5）工程分析(6）设计文档及生成报表例：比如，现代数控 加工程序的编制 4、与传统的设计方法相比较，CAD技术的主要特点有那些？

答：CAD技术的主要特点有以下 几个方面：.(l）制图速度快(2）图样格式统一，质量高，促进设计工作规范化、系列化和标准化。(3）提高分析计算速度、能解决复杂的设计计算问题。(4）易于技术资料的保存和查找，修改设计快，缩短了产品的设计周期。(5）设计时可预估产品性能。 5．结合实际应用说明CAD工作过程？

答：例如利用CAD设计一个零件 的过程：(l）定义产品的几何模型， 进行零件的形体设计，一般用实体造型的方法建立零件的立体图。(2）转 换为具体的数据(3）根据后续工作抽取模型中的数据进行处理(4）进行工程分析及计算(5）进行详细设计(6） 编制全部设计文档，输出工程图。 6、从硬件配置方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？

答：根据CAD系统中配配的计算 机硬件进行分类，这是目市最常用的分类方法 (l）集中式主机系统。该系统由一台集中的大型机（或中型、小型 机）与若干图形终端连接而成。优 点：有一个集中的数据库统一管理所 有数据缺点：①由于所有软件都存在主机里，一旦主机失误将影响用户的工作②当计其量过大时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待现象。早期的CAD系统大多属于这种类型。(2）分布式工程工作站系统。工程工作站系统本身就是一个独立的单用户CAD系统，也可以以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机联成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备(3）微型计 算机．系统：计算能力和图形处理功能不如工程工作站，但是价格低、使用方便。 7．企业采用CAD技术好处和风险有那些？为什么短期内效果不显著？

采用CAD技术的好处是能够提高设计质量、缩短设计周期，降低设计成本，从而加快了产品更新换代的速度，使企业保持良好的竞争能力。但 会给企业带来一定的风险和问题，如投资大，需要投入一大笔资金购买软、硬件及支付培训和开发费用；一般不能在段时间内产生效益还有需要一批掌握CAD技术的、具有良好素质的工程技术人员队伍，对原有的技术人员需要培训，这也是影响企业是否采CAD技术一个重要因素 8、简要叙述CAD到目前为止的大 体发展过程。你认为CAD技术今后的发展方向那些？ 答：CAD技术发展的历史大致如 下：（l）第一代CAD系统出现于50年 代末60年代初，美国学者提出了著名 的SketchPad系统，为交互式图形学 和CAD技术莫定了基础。(2）第二代 CAD系统始于70年代，出现了将CAD 硬件与软件配套交付用户使用的交钥 匙系统，大多数还是在16位机上实现 的三维线框系统及二维绘图系统，只 能解决一些简单的产品设计问题。 (3）第三代CAD系统始于80年代，在 设计与制造方面做到了将设计与制造 的各种各样的要求结合起来，导致了 新理论、新算法的大量涌现。(4）进 入90年代，实体造型、特征造型、曲面造型、真实感图形显示等技术飞速 发展。各种功能强大的造型软件相继出现。 (5）现在，CAD技术仍在向前发 展，在国外有人称它为下一代CAD系 统，这是一种支持新产品设计的综合 性环境支持系统，它能全面支持异地 的、数字化的、采用不同设计哲理与方法的产品设计工作。 9.一个典型的CAD系统的硬件一般有那几部分组成？各部分的作用是什么？

答：一个典型的CAD系统基本硬 件组成，一般户主机、输入设备、输 出设备和储存设备四部分组成。(1）中央处理器CPU是控和指挥整个系统 运行并执行实际 运算、逻辑分析的装置，是系统 的核心。(2）输入设备的主要作用是 将字符、平面或空间中．点的坐标输 入计算机，其基本功能是“定位’”和“拾 取”。“定

位”是确定和控制光标在屏幕图形上的位置，“拾取”是选取屏幕图 形上的某一内容。理想的图形设备应 兼有上述两种功能。(3）输出设备的 作用是将CAD系统的计算结果输出到 屏幕或者纸面上。(4）数据储存设备主要指外储存器，是用来储存大量的 暂时不用而等待调用的程序和数据的 装置。 10．输入设备的作用是什么？常 用的输入设备有那些？

答：输入设备的主要作用是将字 符、平面或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。 常用的输入设备有：键盘 （Keyboard）、光笔、数字化仪、图形扫描仪。 11．简单说明光笔、鼠标器、数字化仪、图形扫描仪的工作原理？

答：(1）光笔是一种检测装置，它能将屏幕上的显示状态转换为电信 号，送给计算机。(2）鼠标器是一种 手动输入的屏幕指示装置，一般有2 到3个功能键，用来控制和移动光标 在屏幕上的位置，以便在该位置上输 入图形、字符或从屏幕菜单上选择需 要的项目。它有机械式和光电式之 分。机械式鼠标器在底部装有两个相 互垂直的滚轮，有两个电位计分别与 滚轮相连，当鼠标在柔板上滚动时， 电位计记录在、和y方向的增量，经 转换成数字信号后送入计算机，就可 移动光标；光电式鼠标器则是利用光学传感机构跟踪屏幕上的光标。鼠标器只提供运动的 增量，而不依赖于一个给定的坐标原 作为起始位置的参考(3）数字化仪因 制作原理不同，有四种结构形式，电 磁感应式、静电感应、超声波式。现已常用的电磁感应式(4）图形扫描仪是直接把图形扫描输入到计算机中， CCD扫描仪工作原理如下：用光源照 射原稿经过模／数转换器、图像数据 暂存器等，最终输入到计算机，或者 图形输出装置。 12输出设备的作用是什么？常用 的输出设备有那些？

答：(l）输出设备的作用是将 CAD系统的计算结果输出到 屏幕或者纸面上。(2）常用的输 出设备可以分为两大类：一是与图形 输入设备相结合构成具有交互功能的 可以快速生成和删改图形的显示设备 二是在纸或者其它介质上输出的可以永久保存图

13，结合你单位或你的实际情况， 说明如何配置一个CAD系统？应具有那些主要的硬件和软件配置？ 配置CAD系统需要考虑硬件和软 件两部份，可根据需要和经济条件适 当‘配置。 我单位配置的CAD系统如下： (l）在硬件方面：个人微型计算机一 台：输入设备有鼠标器和建盘；输出 设备有显示器、打印机、绘图仪采用 硬磁盘作为外存储设备。（2）在软 件方面win xp autoCAD 等 14.CAD系统中的软件可以分为哪几类？说明各类软件的主要作用。

答：在CAD系统中，软件可分为 三大类：(l）系统软件。系统软件是 直接配合硬件工作，并对其它软件起 支撑作用的软件，主要是指操作系统 和各种计算机语言。’(2）支撑软件。 CAD支撑软件是指在CAD系统中，支 撑用户进行CAD工作的通用性功能软 件。(3）专用应用软件：专用应用软 件是专门为适应用户特定使用条件需 要而开发的软件。 15.系统软件包括那些类型的软件？

答：系统软件件包括操作系统、计算机语言、网络通信及管理软件和 数据库及数据库管理软件 16，什么是操作系统？它的主要功能有那些？

答：操作系统是对计算机系统硬件（包括中央处理器、储存器、输入 ／输出设备等）及系统配置的各种软 件进行全面控制和管理的程序的集合。它具有五方面的管理功能，即内存分配管理、文件管理、外部设备管理、作业管理及中断管理。

17.CAD系统的支撑软件主要有那些？其作用各是什么？

答：(l）基本图形资源软件。这是一种，跟据各种图形标准或规范实 现的软件包，大多是供应用程序调用 的图形子程序或函数库。由于是根据 标准研制而成的，因此与计算机硬件 无关，利用它们所编写的应用程序原 则上可以在具有这些图形资源的任何 计算机上运行，因此具有优良的可移 植性。 (2）二维、三维绘图软件。这类 软件．主要解决零件图的详细设计问 题，输出符合工程要求的零件图或装 配图。(3）几何造型软件。这类软件 主要解决零部件的结构设计问题，储 存它们的三维几何数据及相关信息。 (4）工程分析和计算软件。针对机械 工程领域的需要，时常配备以下商品 化软件：计算方法库，解决各种数学 计算问题；优化方法库及常用零部件 优化模型库；常用及通用有限元分析 软件；机构分析与综合；机械系统动 态分析软件；注塑模具分析软件等。 (5）文档制作软件。这类软件可以快 速生成设计结果的各种报

告、表格、 文件、说明书等；可以方便地对文本 及插图进行各种编，还应支持汉字处理。 18．什么是软件工程？一套软件的生存周期大致可以分为几个阶段？

答：软件工程就是采用工程化的方法进行软件开发。需求分析和可行性研究阶段，系统功能和系统结构设计阶段，程序设计及编写阶段，软件测试阶段，使用与维护阶段。 19．什么是软件开发的原型系统法？它的特点是什么？

答：(1)原型系统法的做法是：开 发者先用少量的时间和人力，尽快地 实现具有主要的功能的初步系统（称为原型系统），然后逐步扩充原型系 预定的开发目标。功能．不断完善改 进，最后实现预订的开发目标(2）原 型系统法的优点是：可以尽早和用户 见面，取的用户的合作和支持；可及 早检验系统原理的可行性，并较早的 集中精力解决系统中的技术问题。

20.在CAD系统中，常用的几何建 模方法有哪几种？各有何特点？

答：1）在CAD系统中，几何模 型按其描述和存储内容的特征，可分 为线框几何模型、表面几何模型和实 体几何模型三种。(2）①线框几何模 型：线框模型就是利用物体的棱边和 顶点来表示其几何形状的一种模型。 机构简单，易于处理，其输出入可通 过键盘输入线段两端坐标值来实现， 线框模型完全适合于从任何方向输出 三视图和透视图等。但是，由于线框 模型只是用物体的棱边来代表形体的 形状，因而它只反映出三维形体的一 部分形状信息，难以用来输出物体的 剖面图、消隐处理以及画出两个面的 交线或轮廓线等。也正因其简单，包 含的信息量较小，所以它表达的形体 有时具有二义性。②表面几何模型： 表面几何模型是在线框模型的基拙上 发展起来的。它除储存线框线段外， 还储存各个外表面的几何描述信． 息。由于表面模型描述了形沐的各个 面，故可处理与图形有关的大多数问 题。如当两个面相交时，可求出其交 线和隐藏线，也可求出形体的剖面 线。但是，表面几何模型仍然不能自 动进行体积、重量、重心等计算。因 此，对物体仍没有构建起完整的三维 几何关系，在透视投影中也不可能自 动消去隐藏线等。 ③实体几何模型。实体几何模型 储存完整的三维几何信息。其墓本体 素是由表面定义，并说明了表面哪一 侧存在实体。它可以区分物体的外部 和内部，可以提取各部分几何位置和 相互关系信息。这种模型支持绘制真 实感强和消去隐藏线的透视投影和演 染图；自动计算生成剖面图泊动进行 物性计葬；可将有关零件组装在一 起，动态显示其运动状态，并检查空 间能否发生千步；支持三维有限元网 格自动剖分等。

21．特征建模系统与其它建模系 统的区别何在？

答：与前一代的几何造型软件相比，它共有以下特点： (l）以往的CAD技术从二维绘图 起步，经历了三维线框。曲面和实体 造型发展阶段，都是着眼于完善产品 的几何描述能力；，后特征造型则着 若眼于更好地表达产品完整的技术和 生产管理信息，为建立产品的集成信 息模型服务。它的目的是用计界机可以理解和处理的统一产品模型替代传 统的产品设计和施工成套图样以及技术文件使得一个工程项目或机电产品 的设计和生产准备各个环节可以并行展开，信息流畅通。(2）它使产品设 计工作在更高的层次上进行，设计人 员和体素，而是产品的功能要素，像 螺纹孔、定位孔、健槽等。特使得建 立的产品容易被别人理解和组织生产，设计图样更容(3）它有助于加强产品品设计意图贯彻到各个后续环节 并且及时得到后者地意见反馈，为开 发新一代的基于统一产品信息模型的 CAD/CAPP/CAM集成系统创造前提。 (4）它有助于推动行业内的产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列 化，使得产品设计中及早考虑制造要求，保证产品结构有更好的工艺性。 (5）它将推动各行业实践经验的归 纳、总结，从中各多则提炼出规律性 知识，以及丰富各种领域专家系统地 规则库，促进智能CAD系统和智能制 造系统地逐步实现。 22，参数化绘图有何优点？常用的实现方法有哪几种？

答：参数化绘图的优点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率 高。常用的方法有：作图规则匹配 法、几何作图局部求解法和辅助线作 图法等。 23．什么是特征造型？在特征造 型中如何很好的确定特征？

答：l）特征指的是反映零件特点的、可按一定原则分类的、具有相对 独立意意的典型结构形状。基于特征 的造型称为特征造型。2）可以采用 以下的方法建立特征模型：①以人机交互的方式辅助识别特征，输入工艺 信息，建立零件或产品描述的数据结 构。这种方法易于实现，但效率很 低，且几何信息与非几何

信息是分离 的。②利用实体模型信息，自动识别特征，再交互输入工艺信息。这种方 法应用面广，但由于识别能力有限， 因而使用的零件范田狭小，有很大的 局限性。 ③利用特征进行零件设计，即预先定义大量特征，放入特征库，在设 计阶段就调入形状特征进行造型，再 逐步输入几何信息、工艺信息，建立 起零件特征数据模型，并将其出入数据库这种方法反映了基于特征设计的思想。基于特征的设州是目前特征造型研究领域中的主流，而特征识别 （特征抽取）是对于基于特征设计的补充。 24，简述剪裁算法中的Cohen-sutherland算法原理。

答：cohen-sutherland算法亦称 编码裁剪法。该算法基于下述考虑： 每一线段或者整个位于窗口内部，或 者能够被窗口分割而使其中一部分能 很快地被舍弃。因此，该算法分为两 步：(l）先确定一条线段是否整个位 于窗口内，若不是，则确定该线段是 否整个位于窗口外，若是则舍弃； (2）如果第一步的判断均不成立，那么就通过窗口边界所在的直线将线段 分成两部分，再对每一部分进行第一 步的测试。 25，什么是数据库？数据库系统的主要特征是什么？

答：数据库是为满足某一组织中多个用户的多种需要，在计算机系统 上按照一定的数据模型组织、存储和 使用的相互关联的数据集合，由一系 列各种组织形式的数据文件组成。数 据库系统的主要特征为：(l）实现了 数据共享，减少了数据冗余。(2）数 据储存结构化。(3）增强了数据的独 立性。4）加强了对数据的保护。

26. 最常用的数据模型有那几种？其特点各是什么？

答：最常用的数据模型有三种： 层次型，网络型和关系型。 (l）层次型。指纪录间是树型的 组织结构。它体现了记录间的“一对 多”的关系。层次型其有结构简单、清 晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次关系，但是它难于处理记录之间复杂的联系。(2）网络型。指事物之间为网络的组织结构。 它体现了事物间的“多对多’”的关系。 网络型机构能处理事物之间非常复杂 的关系，但是模型结构也是及其复杂的。层次结构是网络结构的一种特 例。(3）关系型。它是以集合论中的 关系的概念为理论基砍，指把信息集 合定义为一张二维表的组织结构，每一张二维表称为一个关系，表中每一 行为一个纪录，每一列为数据项。关 系型的模型结构比较简单，但能够处 理复杂的事物之问的联系，因此关系 型数据库越来越受到人们的普遏重视

27、一维搜索最优化方法中的二次插值法的基本思想是什么？

答：次插值法的基本思想是：在 选定的单峰区间内选一点，连同两端点，数值构成一个二次多项式，作为原函数的近似，求出近似二次多项式的极小近似最优点。 28、常用的迭代终止准则有哪三种？

答：(l）当设计变量在相邻两点 之间的移动距离已充分，可用相邻两点的矢量差的模作为迭代的判据。 (2）当相邻两点目标函数值只差已达到充分小时，可用两次迭代的目标函数之差作为终止的判据。(3）当迭代 点逼近极值点时，目标函数在该点的 梯度已达到充分时，可用梯度的模作为终止判据。 29、为什么选用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果？

选用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果，主要时由共轭方向的性质所决定。 共轭方向的性质为：对于N维正定二次型函数，从任意初始点出发， 依次沿着与矩阵A为共轭的N个线性无关的方向进行一维搜索，则能在第n 步或N步以前达达到极小点。 30简述 梯度法的基本原理和特点？

答：梯度法又称最速下降法，基 本原理是在迭代点附近采用使目标函 数值下降最快的负梯度方向作为搜索方向求目标函数的极小值。特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，所占的存储单元少，对初 始点的要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。 31.共轭梯度法的特点是什么？

答：在梯度法靠近极值点收敛速 度减慢的情况下，共扼梯度法可以通 过构造共扼方向，使其收效速度加 快，具有一次收敛速度，使得计算过 程简便，效果又好；在每一步迭代过 程中都要构造共轭方向，比较繁琐。

32.简述罚函数法的基本原理。罚 函数法分为哪几种？

答：罚函数法的基本原理：在原 目标函数中添加一些与约束函数有关 的项，形成一个新的目标函数（即罚 函数）以取代原目标函数，然后用无 约束优化方法求新目标函数的最优 解。罚函数可分为外点罚函数法、内 点罚函数法和混合罚函数

33.设计变量、设计空间与设计点三者有何联系？ 答：设计变量构成设计空间，设计空间是设计点的集合 34．最优点、最优值和最优解的含义有何不同？

答：最优点属于可行域内一点最 优点的目标函数值为最优值，最优解 包括最优点和最优值。 35约束条件与可行域有何联系？ 等式约束与不等式约束有什么不同？

约束条件与可行域的联系是不等式约束的分界面。(I）等式约束对设计变量的约束严格；(2）等式约束起着降低设计变量自由度的作用。

36．线性规划与非线性规划有何区别？

答：两者的区别：(l）目标函数 和约束函数都是线．性函数，称为线 性规划．否则为非线性规划：（2） 线性规划中的可行域是凸多面体，非 线性规划中可行域由约束条件围成。 37、有限元法的前处理主要包括那些内容 .

答(l）单元的自动分割生成网格 (2）节点的自动优化编码 (3）使用图形系统显示单元分割情况(4）带宽优化(5）节点坐标的确 定（6）检查单元分割的合理性(7）局 部网格的自适应加密(8）有限元模型的尺寸优化

38.简述三维建模中线框模型的主要特点。

答：(l）描述零件表面不连续部 位的准确信息(2）不能区分零件表面 的里边和外边。(3）对某些信息的描 述模棱两可可作多种理解。 39、什么是规格化设备坐标系？在图形程序设计中，采用规格化设备坐 标系有什么好处？

答：(l）为了便于图形处理，引 入一个与设备无关的坐标系，采用一 种无量纲的单位代替设备坐标，当图形输出时，在转换为具体的设备坐 标。这就是规格化设备坐标系。(2） 采用规格化设备坐标系的好处是：用户的图形数据经转换成规格化设备坐标系中的值。使应用程序与图形设备隔离开，增强了应用程序的可移植 性。

40、参数化绘图有何优点？常用的实现方法有哪几种？

答：参数化绘图的优．点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率 高。常用的方法有：作图规则匹配 法、几何作图局部求解法和辅助线作 图法等。

41.三维实体模型的实现方法中，边界表面表示法（B一rel,）的基本思 想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？

答：边界表面表示法的基本思想 是：几何实体都是由若干边界外表面 包容而成的，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一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： 各外表面顶点坐标值和描述各外表面 数学方程式的系数值。拓扑信息数 据：各外表面的组成及其相互位置关 系。

42.与文件系统相比，数据库系统的主要特征有那些实现了数据共享，减少了数据冗余；数据存储的结构化； 增强了数据的独立性；加强了对 数据的保护。

43.CAD作业过程中，对设计中常用到的数据一般如何处理？

(l）程序化。即在应用程序内部 对这些数表及线图进；法不外乎有两种，第一种是将数 表中的数据或线图经离散化后存入一 维、二维或三维数组，用查表、插值等方法检索所需数据；第二种是将数表或线图拟合成公式编入程序计算出所需 数据。(2）数据库存储。将数表及线图（经离散化）中的数据、按数据库 的规定进行文件结构化，如确定文件 名、字段名、字段类型、字段宽度等，存放在数据独立于应用程序，但又能为所有应用程序提供服务

44.什么是数据库？数据库系统的主要特征是什么？'

答：数据序是为满足某一组织中多个用户的多种需要，在计算机系统上按照一定的数据模型组织、存储和