机械CADCAM 课后习题答案

第一章1、单项CAD、CAPP、CAM技术各具有哪些功能？为什么要进行CAD/CAM技术的集成？集成的CAD/CAM系统会带来哪些优越性？CAD系统具有几何建模、工程分析、模拟仿真、工程绘图等主要功能；CAPP系统的功能包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额计算等；广义CAM，是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种活动；狭义CAM，是指数控程序的编制；这些各自独立的系统相互割裂，不能实现系统之间信息的自动传递和转换，大量的信息资源得不到充分地利用和共享。

只有当CAD系统一次性输入的信息能为后续的生产制造环节（如CAD/CAPP/CAM等）直接应用才能取得最大的经济效益。

集成化的CAD/CAM系统借助于工程数据库技术、网络通信技术以及标准格式的产品数据交换接口技术，把分散于机型各异的各个CAD、CAPP和CAM各功能模块高效快捷地集成起来，实现软、硬件资源的共享，保证整个系统内的信息流畅通无阻。

2、分析应用CAD/CAM系统进行产品开发设计的作业过程及其特征。

作业过程----（1）创意与构思；（2）计算机辅助设计与分析；（3）快速原型制造；（4）计算机辅助工艺规划；（5）计算机辅助编程；（6）虚拟制造。

特征----------（1）产品开发设计数字化；（2）设计环境的网络化；（3）设计过程的并行化；（4）新型开发工具和手段的应用。

4、叙述CAD/CAM系统软件组成结构中的系统软件、支撑软件以及应用软件各自的功能作用以及相互间的联系与区别。

①系统软件主要用于计算机的运行、管理、维护和控制，以及对各类计算机语言程序的编译和执行②支撑软件分为单一功能型支撑软件和综合集成支撑软件③应用软件是在系统软件和支撑软件基础上，针对某一具体应用开发的软件，如机床设计、夹具设计、汽车车身设计等CAD或CAE软件系统。

6、试分析CAD/CAM技术的发展趋势。

答：CAD/CAM技术经历五十多年的发展历程，现已成为一种应用广泛的高新技术，并产生了巨大的生产力，有力地推动着制造业的技术进步和产业发展。

目前，CAD/CAM技术正继续向集成化、网络化、智能化和虚拟化方向发展。

7、请收集有关资料，分析目前市场上流行的CAD/CAM支撑软件有哪些类型，对各种类型列举1~2个典型的支撑软件系统，并阐述其主要功能？交互绘图软件：主要完成二维工程图样的绘制，如AutoCAD、PICAD 高华CAD 开目CAD等。

三维造型软件：如 MDT、Solidworks、Solidedge等。

数控编程软件：如 MasterCAM、SurfCAM等。

工程分析软件：如 SAP、ADINA、NASTRAN、ANSYS等。

综合集成支撑软件：如 I-DEAS、UGII、PRO/E、CATIA等,具有CAD、CAE、CAM等综合功能。

第二章1、阐述数据结构的概念。

何为数据的逻辑结构？何为存储结构？①数据结构：是按某种逻辑结构组织起来，按一定的存储表示方式把组织好的数据存储到计算机中，并对之定义一系列操作运算的数据的集合。

②逻辑结构：相同数据元素组成的有限序列，除表头和表尾之外，每个数据元素仅有一个前驱和后继。

如工资表、学生名册。

③存储结构：有顺序存储和链式存储两种结构。

3、阐述栈与队列数据结构的概念及其特点。

①栈：限定在表尾进行插入或删除操作，且为“后进先出”的线性表。

②队列：限定在表一端插入，在另一端删除的“先进先出”线性表。

5、简述数据的文件管理与数据库管理的区别。

文件管理系统：由操作系统提供，定义数据文件结构，规定数据文件的存取方法，管理文件存储地址。

特点：系统简单、实现方便灵活、处理效率高。

不足：数据冗余度大，缺乏数据独立性，数据完整性、安全性难以保证。

数据库管理系统：数据存储独立于应用程序；实现数据的共享；数据完整和安全性得到保证。

7、什么是工程数据库？与一般商用数据库比较，工程数据库有哪些特点？工程数据库是存储和管理工程设计所需数据的数据库8、什么是PDM？它有哪些功能作用？说明PDM的实施对CAD/CAM系统集成的意义和作用。

PDM是管理所有与产品相关的信息和过程的技术。

功能：电子资料室管理与检索、产品配置管理、工作流程管理、工作流程管理、项目管理功能。

第三章1、3、分析函数插值与函数拟合的不通电和共同点。

共同点：都是通过已知一些离散点集M上的约束，求取一个定义在连续集合S(M 包含于S)的未知连续函数，从而达到获取整体规律目的。

不同点：拟合是通过调整该函数中若干待定系数，使得该函数与已知点集的差别(最小二乘意义)最小；而插值是指已知某函数的在若干离散点上的函数值或者导数信息，通过求解该函数中待定形式的插值函数以及待定系数，使得该函数在给定离散点上满足约束。

4、第四章1、何为窗口？何为视区？如何将窗口内的图形在视区内显示？窗口：矩形观察框，用以显示感兴趣的图形内容。

视区：在图形设备上定义的矩形区域。

若将窗口内容在相应视区上显示，必须进行坐标变换。

其变换归结为坐标点的变换。

2、阐述Cohen-Sutherland直线段的剪裁方法与处理步骤。

该算法将窗口及其周围的8个方位均以二进制4位数进行编码，该编码从第1位到第4位码分别代表窗口外左、右、下、上空间的编码值。

步骤1）对线段P1P2两端点按各自所在的区域分别编码为：Cp1={a1，b1，c1，d1,}、Cp2={a2，b2，c2，d2}，其取值范围均为{1,0}，i∈{1,2}。

2）若ai=bi=ci=di=0 （i∈{1,2}），表示该线段在内域，不需裁剪，显示整条线段，裁剪结束，否则进入步骤3.3）若丨a1-a2丨=1，则线段与上边界相交，求交点；若丨b1-b2丨=1，则线段与下边界相交，求交点；若丨c1-c2丨=1，则线段与右边界相交，求交点；若丨d1-d2丨=1，则线段与左边界相交，求交点。

4）以所得交点作为线段新端点返回1）在进行端点编码，继续剪裁作业。

5、10、区别什么是几何连续？什么是参数连续？几何连续是判断曲线在连接点处相对于弧长参数s的各阶导数的连续性，若曲线在连接点处具有关于弧长参数的n阶连续导失，则称曲线在该点n阶几何连续，简记为Gn。

参数连续是判断连接点处曲线方程相对于参数u的各阶导数连续性，如果参数曲线在连接点处具有n阶连续导失，则称曲线在该点n阶参数连续，简记为Cn。

11、试述Bezier曲线的几何特征和各曲线的拼接条件。

几何特征：端特性、凸包性、几何不变性、全局控制性。

拼接条件：Gº连续条件、G¹连续条件、G²连续条件。

第五章1、什么是三维形体的几何信息？什么是拓扑信息？试举例说明。

几何信息通常是指形体在欧氏空间中的形状、位置和大小；而拓扑信息则是指形体各组成分量相互间的连接关系。

几何信息：平面：ax+by+cz+d=0 拓扑信息：面-面，面-边3、5-3在三维建模中，欧拉公式的作用是什么？自行设计一个三维形体，用欧拉公式检验它的合法性。

作用：用来检验形体的合法性和一致性。

4、在CAD/CAM系统中，有哪几种常见的建模方式？它们各有什么特点？①线框建模技术特点：数据结构简单、信息量少、占用内存空间小、操作速度快，可生成三视图、透视图和轴侧图。

②表面（曲面）建模技术特点：可消隐、剖面图生成、渲染、求交、刀轨生成等作业。

③实体建模技术特点：实现消隐、剖切、有限元分析、数控加工，物性计算等操作。

5、在实体模型中，有哪几种常用的系统内表示方法？并简述各自的特点。

常用的有扫描表示法、边界表示法、构造实体几何表示法、空间单元表示法等，并在向着复合表示模式方向发展。

扫描表示法是由一个二维形面或三维形体在空间沿某一方向平移或绕某一轴线旋转进行实体定义的方法。

边界表示法是通过构成实体的面、环、边、顶点的几何盒拓扑参数来表示实体的。

构造实体几何表示法是通过最基本的体素，经过交、并、差正则集合运算，可构造各种不同的复杂实体。

空间单元表示法是用一系列规则的空间体元来表示实体的一种方法。

7、什么叫特征？和实体模型相比，特征建模有何优点？所谓特征是从工程对象中概括和抽象后所得到的具有工程语义的功能要素。

特征建模能够完整地描述零件或产品结构的几何盒拓扑信息，还能够描述产品加工制造的工艺信息，使产品的设计意图能够为后续的分析、评估、加工、检测等环节所理解。

10、何为产品自底向上的设计与自顶向下的设计，分析这两种设计方法的特点与应用。

.①自底向上的设计是传统CAD系统通常使用的一种装配设计方法。

气主要思路是：先分别对各个零件进行详细的设计，然后再定义零件之间的装配关系，最终形成产品的装配设计模型。

特点：思路简单，操作方便，容易被大多数设计人员所理解和接受；并且零部件是独立设计的，他们之间相互装配关系简单，可以让设计人员更专注于单个零部件的设计。

②自顶向下的设计室从产品的功能出发在确定产品的初步方案和结构草图的基础上，确定各组成零部件之间的装配关系和相互约束关系，完成装配层次的概念设计和装配草图的绘制，并根据装配关系把产品分解成若干零部件，然后在总装配关系约束下，完成零部件的概念设计和详细设计。

特点：是一个逐步求精的过程，更符合人们的思维方式，能更好地发挥设计人员的创造力，减少设计阶段不必要的重复工作，提高了设计效率，减少了新产品的研发周期和成本。

第六章1、分析软件工程的内涵，阐述各种软件开发模型的步骤和特点。

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