机械CADCAM复习思考题

一、名词解释

1.计算机辅助设计: 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作,用以

完成一项工程设计的建立、修改、分析和优化。

2.CAD支撑软件: 协助应用系统完成一些特定的功能。UG、SOLIDEDGE、AutoCAD、

MDT、Solidworks、 高华CAD、Pro/Engineer、CAXA电子图板和CAXAME制造工程师、金银花系统

3.CAD应用软件: 用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言

编制的应用程序的集合，利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合。

4.图形变换:指对图形的几何信息经过几何变换后产生新的图形。

5.CAPP: 借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑

判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。

6.组合变换:相对于任意点或线所进行的变换

7.齐次坐标: 将一个原本是n维的向量用一个n+1维向量来表示

8.形体定义:线框模型、曲面模型、实体模型统称为几何模型，形体的描述和表

达是建立在几何信息和拓扑信息基础上的。

9.投影变换:把三维坐标表示的几何形体变为二维图形的过程 10.窗口:用户坐标系中进行观察处理的一个坐标区域。

11.世界坐标系:又称用户坐标系，即我们通常所用的笛卡尔坐标系

12.设备坐标系:又称物理坐标系和显示坐标系，它是与具体设备相关的坐标

系，和显示器的分辨率有关，图形的输出在设备坐标系下进行。

13.CIMS: 计算机/现代集成制造系统

14.系统软件:主要面对计算机系统，实现对计算机系统资源的管理，为用户提

供安全有效的环境

二、填空题

1、 CAD/CAM系统的软件有 系统软件，支撑软件， 开发环境，应用软件。

2、CAD/CAM系统的硬件有网络，计算机，绘图仪，打印机

3、CAD/CAM系统的关键技术有 数据库技术，CAD人机交互技术和接口技术，特征建模技术 4、CAD/CAM的支撑软件有UG，SOLIDEDGE,AutoCAD,MDT,SolidWorks，Pro/Engineer,高华CAD,CAXA电子图板和CAXAME制造工程师，金银花系统 5、机械设计中的数表，按是否为函数，数表可分为 列表函数表， 简单数表两大类。

6、数表按照数据与相关因素的个数可分为 一元数表，二元数表，多元数表。

7、对图线的处理方法有 将线图转化为相应的数表，对鼠标中没有的结点值采用插值法求得、将线图公式化

8、数表的计算机处理方法有数表程序化处理，线图的数表化处理，列表函数差值，建立经验公式

9、最小二乘法的原理是通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配

10、交互设计原则有一致性与规格化的设计，反馈信息，防错与改错功能，提示与帮助信息，用户记忆量最小 11、在基本图形元素的生成中，生成圆的常用算法有：角度DDA,圆弧的Bresenham算法，中点Bresenham算法，简单方程产生圆弧四种。

12、在基本图形元素的生成中，生成直线的常用算法有： 数值微分法，直线的Bresenham算法，直线的中点Bresenham算法。

13、在二维图形变换中，常用的基本变换有：平移变换，旋转变换，比例变换，对称变换，错切变换，二维图形的组合变换 14、在三维图形变换中，常用的基本变换有：平移变换，三维旋转变换，三维比例变换，三维对称变换，三维错切变换，三维组合变换

15、在形体定义的基本体素法中，常用的基本体素有：长方体，圆柱体，圆锥体，圆环体，球体等。

16、图形的生成方法有点，边，面，体，环，体素 17、表示三维形体的几何元素有： ， ， ， ， ， 。

18、在形体定义的扫描变换法中，主要有： ， ， ， ， 五种方法。

19、 n个控制点可生成 条三次均匀B样条曲线。

20、典型的CAPP系统有 、 、 、 四大类

三、问答题

1． CAD系统的软件可分为哪三类？它们在系统中各起何作用？ 2． 线框模型是形体在计算机图形学和CAD领域中最早使用的一

种描述方式，现就一个正六面体为例，分别建立其顶点表和边表。并说明线框模型的特点。 3． 试述B样条曲线的性质。

4． 在工程数据的计算机处理中，数表和线图有哪些处理方法？

试分别说明各处理方法的适应场合。

5． CAD系统的硬件由哪些设备组成？各设备在系统中起何作

用？

6． 简述构造实体几何表示（CSG）、边界表示（Brep）两种方法

的优缺点。

7． 试述Bezier曲线的性质。

8． 计算机辅助设计（CAD）与传统的机械设计方法有何差异？ 9． 表示形体的模型有哪三种？试分别叙述各类模型的特点。 10． Bezier曲线是法国雷诺汽车公司P.E.Bezier提出的一种以逼近n) ()法为基础的参数曲线，该曲线的定义为 p (   P iB i, n ，

i0试描述该公式中各参数的含义，并推导出三次Bezier曲线的调和函数。 11． 在CAD系统中，交互式命令驱动方式有哪几种？试说明各种

驱动方式的特点。

12． B样条曲线和Bezier曲线是曲面造型中的两种常用的曲线，试依据这两曲线相关性质比较其优缺点。 13． 在工程数据的计算机处理中，简述将工程设计中的线图转化

成计算机能进行处理的工程数据的相关步骤，并说明在转化过程中的注意事项。 14． 支撑软件是CAD软件系统的核心，试根据应用需求将其分

类，并举例说明。

15． CAD发展大概经历了几个明显的阶段？各阶段的显著特点是

什么？ 16． 试述对曲线曲面的函数表达式采用参数表示的优越性。 17． 由B样条曲线的性质可知，B样条曲线不经过控制多边形的

起、止点，现要求一均匀三次B样条曲线自行封闭，则至少

需要多少个控制点。请作图说明。

18． 什么是支撑软件，评价支撑软件功能的优劣主要考虑哪些方

面？ 19． 一个完备的CAD系统应具备哪些基本功能，就生产一台变速箱为例，简要说明各部分功能在设计变速箱中的作用。 20． 几何造型有实体造型和曲面造型，试述这两种方法上有何联

系及区别。

21． 几何造型技术是计算机图形学的一个重要分支，围绕几何造

型研究的问题主要包括哪些方面。 n22． B样条曲线的表达式为p()PiNi,k()。式中Ni,k()称

为B样条基函数，试写出均匀三次B样条曲线的基函数展开

式。

i0四、证明题

1．试证明两个二维平移变换TT（x1，y1）、TT（x2，y2）满足：

TT（x1，y1）TT（x2，y2）= TT（x1+ x2，y1+ y2） 2、试证明两个二维旋转变换TR（θ1）、TR（θ2）满足：

TR（θ1）TR（θ2）= TR（θ1+θ2）

3、试证明二维旋转变换TR（θ1）和二维比例变换Ts（sx，sy）不具备交换性，即：

Ts（sx，sy）TR（θ1）≠TR（θ1）Ts（sx，sy） 4、试证明二维平移变换TT（x1，y1）和二维旋转变换TR（θ1）不具备交换性，即：

TT（x1，y1）TR（θ1）≠TR（θ1）TT（x1，y1）

2 1t2t2215、证明 T   1  t t 2  完全表示一个旋转变换。

1t22t1t1t2

6、证明 绕原点外任意点C（x , y）对坐标点P旋转α角后的变换矩阵T为：

cosTsinxxcosysinsincosyycosxsin001五、计算题

1、试用三维几何变换方法求点P（2，5，1）相对于平面 Q：x-y=0的对称点P1。

2、绕原点外任意点C（x，y）对二维坐标P作旋转变换TCR（θ），求总的变换矩阵。

3、已知平面上的点P（x，y）,做平移变换TT（tx，ty）后再做旋转变换TR（θ），试求变换后的坐标P（x*，y*）。 4、已知平面上的点P（x，y）,做比例变换Ts（sx，sy）后再做旋转变换TR（θ），试求变换后的坐标P（x*，y*）。

5、试推导平面上任意直线P1（x1 , y1）,P2（x2 , y2）变换成与x轴重合的变换矩阵T。

6、试推导将任意直线P1（x1 , y1，z1）,P2（x2 , y2，z2）变换成与x轴重合的变换矩阵T。