计算机辅助设计复习题

《计算机辅助设计》作业及思考题

1．CAD/CAM系统包括哪些主要技术？分述其内容与特点。

⏹CAD/CAM主要包括CAD、CAPP、CAM、CAD/CAM集成等技术。

⏹2．1 CAD技术

⏹计算机辅助设计（computer aided design,简称CAD），泛指设计者以计算机为主要

工具，对产品进行设计、绘图、工程分析与编撰技术文档等设计工作。其中工程分析泛指有限元分析、可靠性分析、动态分析、优化设计及产品的常规分析计算等内容，亦称计算机辅助工程分析（computer aided engineering，简称CAE）。

⏹作为一个设计过程，CAD是在计算机环境下完成产品的创造、分析、设计和修改。

⏹目前CAD技术可实现的功能包括，先对产品进行几何造型分析，完成产品

几何模型的建立，然后抽取产品模型中的有关数据进行工程分析和计算（例如有限元分析、模拟仿真等），根据计算结果决定是否对设计结果进行修改，修改满意后编辑全部设计文档，输出工程图。

⏹一般认为，CAD的功能可归纳为几何建模、工程分析、模拟仿真、自动绘图等四

大类。而实现这些功能的一个完备的CAD系统应由科学计算系统、图形系统和工程数据库等组成。

⏹在CAD 系统中，若加入人工智能和专家系统技术，让计算机模拟人类专家解决问

题的思路和方法进行推理和决策，可大大提高设计自动化水平，并可对产品进行功能设计—智能化CAD。

0．2．2 CAPP技术

⏹计算机辅助工艺设计（computer aided process planning，简称CAPP），是根据产品

设计结果进行产品的加工方法和制造过程的设计。

⏹CAPP系统的功能包括毛坯设计、加工方法设计、工序设计、工艺路线制定和工时

定额计算等。

⏹工艺设计是制造型企业技术部门的主要工作之一，其设计效率的高低以及设计质量

的优劣，对生产组织、产品质量、生产率、产品成本、生产周期等均有极大的影响，长期以来手工方式进行工艺设计，已难以适应当今快速发展的生产需要。

⏹应用CAPP技术能够迅速编制出完整、详尽、优化的工艺方案和各种工艺文件，极

大提高工艺人员的工作效率，优化工艺方案，缩短工艺准备时间，加快产品投放市场的速度，为促进企业的发展，增强企业的市场适应能力有着深远的影响。0．2．3 CAM技术

⏹计算机辅助制造（computer aided manufacturing，简称CAM）到目前为止尚无统

一的定义。一般而言，有广义CAD和狭义CAD之分。

⏹广义CAM，一般指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中直接和间接的各

种活动。

⏹狭义CAM通常指数控程序的编制，包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具

轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等。

0．2．4 CAD/CAM集成技术

⏹自20世纪60年代开始，CAD、CAPP、CAM技术就各自独立发展，然而，这些各

自独立的系统不能实现系统之间信息的自动传递和交换。

⏹例如CAD系统设计的结果不能直接为CAPP所接受，在进行CAPP作业时，仍然

需要设计者将CAD输出的图样文档转换成CAPP系统所需要的数据信息再进行输入，极大影响了设计效率的提高。

⏹因而，为了获得最大的经济效益，提出了CAD/CAPP/CAM集成的概念。

⏹CAD/CAM集成实质上是指在CAD、CAPP、CAM各模块之间形成相关信息的自

动传递和转换。

⏹集成的CAD/CAM系统借助于公共的工程数据库、网络通信技术以及标准格式的中

性文件接口，把分散于机型各异的计算机中的CAD/CAM模块高效地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的流动畅通无阻。

2．结合自己的知识和CAD经历，论述CAD/CAM的应用和研究前沿.。

3．CAD/CAM支持撑软件包含有哪些功能模块？国内外流行的主要软件有哪些？

4．已知用户坐标（世界坐标）系中一窗口的四条边界，屏幕坐标系中视图的四条边界。推导出用户坐标系下的点（即窗口内的一点）(Xw,Yw)对应屏幕视图区中的点（Xv,Y v）的变换公式。并说明为什么要进行窗口和视区的变换。

5．设二维图形变换前坐标为(x ,y ,1),变换后为(x ˊ,y ˊ,1)，有 (x ˊ,y ˊ,1)=(x ,y ,1) T ,说明二维变换矩阵中元素a,b,c,d,,e,f 的作用。

⎪⎪

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⎝⎛=100f c e b d a T

6．复合变换又称级联变换，指对图形做一次以上的基本几何变换。请将任意反射轴的反射变换（即任一图形关于任意反射轴Ax+By+C=0的反射变换）进行分解，给出各分解步骤，并写出各基本变换矩阵式。

7. 分别写出下列三维几何变换的具有齐次坐标形式的数学变换矩阵式：

（1）平移变换；

（2）比例变换；

（3）对称于坐标平面的对称变换；（4）绕坐标轴的旋转变换

（5）推导绕任意轴的旋转变换矩阵（6）推导正轴测投影变换矩阵(7) 推导正投影变换矩阵

（8）推导透视投影变换矩阵。

8.离散直线的生成算法有两种，一种是DDA算法，一种是Bresenham算法，掌握这两种算法的特点；常见二次曲线如椭圆的生成算法与离散直线的生成算法有何区别与联系？

9.掌握直线段和窗口的关系，掌握编码裁剪算法和中点再分裁剪算法的方法及特点。(中点再分裁剪算法可图示说明)

10．CAD/CAM技术是当今世界科技领域的前沿技术，未来你或许将从事计算机图形学及计算机辅助设计研究，诚然34学时的学习是远远不够的，谈谈你对本课程学习的感想，有无收获，及目前最想解决什么问题？