计算机辅助设计试卷 A卷

北京信息科技大学2009~2010学年第二学期《计算机辅助设计制造》课程考试试卷（A卷）授课系别：_机电工程学院_适用班级：_ _ 考试形式：闭卷_班级：姓名：学号：一、单项选择题（本题有7小题，每题2分，共14分）1. 在二维图形的旋转变换中，若其变换矩阵为，则其旋转中心（）A.只能位于图形边界内B.只能位于图形边界外C.只能位于坐标原点D.可位于任意点2. 当前应用得最普遍的一种CAD型式是（）A.检索型CADB.自动型CADC.人工型CADD.交互型CAD3.以下叙述中正确的是（）A.窗口大小不变化，当视区增大时，图形放大B.窗口大小不变化，当视区减小时，图形放大C.视区大小不变化，当窗口增大时，图形放大D.窗口大小不变化，当视区增大时，图形不变4.在二维图形变换矩阵中，参数s可使图形产生全比例变换，当s小于1时，图形（）。

A.等比例缩小B.等比例放大C.不一定5. 在优化设计中，设计变量是指在优化设计过程中需要进行优化选择的那些变量，它们必须是一些（）A.线性相关的基本参数B.相互独立的基本参数C.几何参数D.性能参数6.使用下列二维图形变换矩阵：将产生变换的结果为（）A. 图形放大2倍B.图形放大2倍，同时沿X、Y坐标轴方向各移动1个绘图单位C. 沿X坐标轴方向放大2倍，同时沿X、Y坐标轴方向各平移1个绘图单位。

D.沿X坐标轴方向放大2倍，同时沿Y坐标轴方向平移1个绘图单位。

7．在CAD/CAM系统中，（）是连接CAD、CAM的纽带。

A.CAEB.CAGC.CAPPD.CAQ二、简答题（本题8小题，每题分5分，共40分）1．栈与队列有什么区别？2．平面内绕任一点（X,Y）旋转变换，需经过哪些步骤，写出变换矩阵。

3.软件工程的含义是？4. 曲线的连续性是指连接点处光滑程度。

什么是C0连续？什么是G1连续？5．CAD／CAM系统应具备的基本功能6.简述特征建模及特点7. 简述派生式CAPP的原理及其特点8.简述CAD/CAM信息集成的三种基本方式的特点。

三、填空题（本题4个小题，填对1空得1分，满分16分）1．所谓拓扑信息，是反映形体各组成元素数量及其相互间关系，各元素之间的连接关系可能是 、 、 、 、 等。

2.比例变换若a=d= ，为恒等变换，变换后的图形不变；若a=d ≠1，>1时为等比例 ，<1时为等比例 ；若a ≠d ，图形在x ，y 两个坐标方向以 的比例变换。

3．成组技术原理是 。

（3分）4.实体模型表示方法有 、 、 、 。

四、计算题（本题3个小题，每题10分，共30分）1． 已知直线AB 两端点的坐标为A(2,3,),B(5,6).写出使直线AB 以坐标原点为中心顺时针旋转90的变换矩阵，并求出变换后直线AB 的坐标矩阵。

2.证明分段的三次Bezier 曲线满足一阶连续，应使前段的最后两个控制点和后段最先两个控制点同在一条直线上。

⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1000000d a T已知曲线方程：[][]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=3322112313336313311)()(yxyxyxyxttttytx、3.已知带传动包角系数表，用线性插值算法计算包角为138度时的包角系数。

北京信息科技大学2009~2010学年第二学期《计算机辅助设计制造》课程考试试卷标准答案（A卷）授课系别：_机电工程学院_适用班级：_ _ 考试形式：闭卷_班级：姓名：学号：一、单项选择题（本题有7小题，每题2分，共14分）1. 在二维图形的旋转变换中，若其变换矩阵为，则其旋转中心【C】A.只能位于图形边界内B.只能位于图形边界外C.只能位于坐标原点D.可位于任意点2. 当前应用得最普遍的一种CAD型式是【D】A.检索型CADB.自动型CADC.人工型CADD.交互型CAD3.以下叙述中正确的是【A】A.窗口大小不变化，当视区增大时，图形放大B.窗口大小不变化，当视区减小时，图形放大C.视区大小不变化，当窗口增大时，图形放大D.窗口大小不变化，当视区增大时，图形不变4.在二维图形变换矩阵中，参数s可使图形产生全比例变换，当s小于1时，图形【B】。

A.等比例缩小B.等比例放大C.不一定5. 在优化设计中，设计变量是指在优化设计过程中需要进行优化选择的那些变量，它们必须是一些【B】A.线性相关的基本参数B.相互独立的基本参数C.几何参数D.性能参数6.使用下列二维图形变换矩阵：将产生变换的结果为【D】A. 图形放大2倍B.图形放大2倍，同时沿X 、Y 坐标轴方向各移动1个绘图单位C. 沿X 坐标轴方向放大2倍，同时沿X 、Y 坐标轴方向各平移1个绘图单位。

D.沿X 坐标轴方向放大2倍，同时沿Y 坐标轴方向平移1个绘图单位。

7．在CAD/CAM 系统中，【C 】是连接CAD 、CAM 的纽带。

A.CAE B.CAG C.CAPP D.CAQ二、简答题（本题9小题，每题分4分，共36分）1．栈与队列有什么区别？答：栈：在表尾进行插入和删除操作运算的线性表，通常采用顺序存储方式。

队列：限定在表的一端插入，在另一端删除的特殊线性表，通常采用顺序存储方式。

2．平面内绕任一点（X,Y ）旋转变换，需经过哪些步骤，写出变换矩阵。

答：将旋转中心平移到原点，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=10100011y x T将图形绕坐标原点旋转角，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=1000cos sin 0sin cos 2ααααT 将旋转中心平移到原来位置，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=10100013y x T因此平面内绕任一点（X,Y ）旋转角变换矩阵为：321T T T T =3.软件工程的含义是？是指开发、运行、维护和修改软件的系统方法，即制定和采用合理的工程原则，以最低的成本、最短的时间、最好的质量开发出满足用户需求的软件。

4. 曲线的连续性是指连接点处光滑程度。

什么是C0连续？什么是G1连续？ 答：C0表示连接点处位置矢量相同。

G1表示连接点处对弧长的一阶导数相同。

5．CAD ／CAM 系统应具备的基本功能答：比较完善的CAD ／CAM 系统，应该能够基本完成从产品设计到制造全过程中的各项工作，一般来说，CAD ／CAM 系统应具有如下主要功能：(1)交互图形输入及输出功能 用于基本的产品结构设计等任务。

(2)几何建模功能 包括实体建模、线框建模及自由曲面建模等，它是CAD ／CAM 系统几何处理的核心，提供有关产品设计的各种数据，是后续作业处理的基础。

(3)物性计算及工程分析功能 根据几何建模的基本参数，对产品进行工程分析和数值计算，其中最常用的是有限元分析和优化处理功能。

(4)处理数控加工信息的功能 用于自动编程、动态仿真及多坐标数控加工控制等。

(5)数据管理功能 用于处理产品设计过程中的全部信息，实现工程数据信息的共享。

6.简述特征建模及特点答:通过特征及其集合来定义、描述零件模型的过程。

特征建模对设计对象具有更高的定义层次，易于理解和使用，能为设计和制造过程各环节提供充分的工程和工艺信息。

特征建模是实现CAD/CAM 集成化和智能化的关键技术。

7. 简述派生式CAPP 的原理及其特点答:工作原理：利用零件相似性检索现有工艺的一种软件系统。

要求先对零件编码，根据编码确定所属零件族，调用该族零件标准工艺，经过编辑修改，最终获得零件工艺规程。

派生式CAPP 特点1)以成组技术为基础，理论上比较成熟； 2)应用范围比较广泛，有较好的实用性；3)适用于结构比较简单的零件，尤其回转类零件； 4)继承企业较成熟的传统工艺，但系统柔性度较差； 5)对于相似性较差的复杂零件，难以编码描述。

8. 简述CAD/CAM 信息集成的三种基本方式的特点。

答：（1）通过专用格式文件的集成方式。

各个系统与专用数据文件之间开发专用的数据转换接口，当系统较多时不方便。

（2）标准格式中性数据文件的集成方式。

每个子系统只需与标准格式的中性文件打交道，无需知道其它系统的具体结构，大大减少集成系统内的数据转换接口数。

（3）利用工程数据库进行系统集成。

与文件形式的集成方法相比，提高集成系统的运行速度，提高集成化程度。

四、填空题（本题4个小题，填对1空得1分，满分20分）1．所谓拓扑信息，是反映形体各组成元素数量及其相互间关系，各元素之间的连接关系可能是相交、相邻、相切、垂直、平行等。

2.比例变换若a=d= 1 ，为恒等变换，变换后的图形不变；若a=d ≠1，>1时为等比例放大，<1时为等比例缩小；若a ≠d ，图形在x ，y 两个坐标方向以不同的比例变换。

3.成组技术原理是 利用零件相似性，从事生产组织管理的一种科学方法 。

（3分）4. 实体模型表示方法有 构造体素几何表示法 、 边界表示法 、 扫描表示法 、 单元表示法 。

四、计算题（本题3个小题，每题10分，共30分）1． 已知直线AB 两端点的坐标为A(2,3,),B(5,6).写出使直线AB 以坐标原点为中心顺时针旋转90的变换矩阵，并求出变换后直线AB 的坐标矩阵。

答：（1） AB 的齐次坐标矩阵为(2)绕原点顺时针旋转90°的变换阵为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1000000d a T(3)变换后直线AB 的坐标矩阵为：2.证明分段的三次Bezier 曲线满足一阶连续，应使前段的最后两个控制点和后段最先两个控制点同在一条直线上。

已知曲线方程：[][]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=332211002300010033036313311)()(y x y x y x y x t t t t y t x 、答：由曲线方程得出曲线的切线方程为：[][]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=''33221100200010033036313310123)()(y x y x y x y x t t t y t x[][]2332103210330000010033036313310123)1(P P P P P P P P P P P -=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡----='[]01321000010033036313310123)0(Q Q Q Q Q Q Q -=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=' 01230123)(3)0()(3)1(Q Q P P Q Q Q P P P -=-∴-='-='3.已知带传动包角系数表，用线性插值算法计算包角为138度时的包角系数。

取插值点附近两点（130，0.86）、（140，0.89）做直线方程86.0)130(13014086.089.0)(11+---=+---=++x y x x x x y y y i i i i i i代入x=138，求得884.086.0)130138(13014086.089.0=+---=y。