几何图形实体信息提取与程序设计
CADCAM课后习题答案
第一章绪论1、什么是CAD、CAM、CAPP？什么是CAD/CAM集成？答：CAD (Computer Aided Design System)是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。
CAD的功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。
CAM( Computer Aided Manufacturing System) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。
狭义的CAM指NC数控程序编制，包括：刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。
CAPP（Computer Aided Process Planning）借助计算机根据设计阶段的信息，人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计，称为CAPP。
CAPP的功能包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。
CAD产生的图纸直接被CAPP，CAM 以及以后的CIMS所利用，这就是CAD/CAM集成。
2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容？答：CAD/CAM过程链是一个串行的过程链，在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程，具体包括：1）市场需求2）产品设计（任务规划、概念设计、结构设计、施工设计）3）工艺设计（毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计）4）加工装配（NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试）3、CAD/CAM集成方案有哪几种？答：1）通过专用数据接口实现集成2）利用标准格式接口文件实现集成3）基于统一产品模型和数据库4）基于产品数据管理（PDM）的系统集成4、CAD/CAM的发展趋势如何？答：1）CAD/CAM系统的集成化方向发展（CIM）2）并行工程3）智能化CAD/CAM系统4）虚拟产品开发5）网络化CAD/CAM第二章CAD/CAM系统的支撑环境1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能答：1）交互图形输入及输出功能。
机械CADCAM基础习题解答
华中科技大学出版社习题解答1、简述CAD/CAM集成的基本概念。
答：集成是指将基于信息技术的资源及应用聚集成一个协同工作的整体，集成包含功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。
1、定义术言“有限元”。
答：有限元法是用有限数量的单元将作为分析对象的结构连续体进行网格离散化，并通过这些单元的位移、应变和应力的近似求解来分析结构连续体的整体位移、应变和应力的一种数值方法。
2、如何理解有限元法中的“离散”概念？答：有限元法是基于固体流动的变分原理，以数学上平衡微分方程、几何上变形协调方程和物理上的本构方程作为基本的理论方程，结合圣维南原理和虚位移原理作为解决问题的手段，通过求解离散单元在给定边界条件、载荷和材料特性下所形成的线形或非线形微分方程组，从而得到结构连续体的位移、应力、应变和内力等的结果。
其描述的准确性依赖于单元细分的程度(即几何相似性)、载荷的真实性、材料力学参数的可信度、边界条件处理的正确程度(即力学相似性)等。
简言之，有限元法就是一个基于下列基本假设上的“化整为零”的分析方法和“积零为整”的研究方法。
3、列出有限元法的5种优点。
答：连续性、均匀性、同向性、线弹性和小变形。
4、列举和简要说明有限元法的一般步骤。
答：有限元法求解问题的基本步骤为：1、问题及求解域定义；2、求解域离散化；3、确定状态变量及控制方法；4、单元推导；5、总装求解；6、联立方程组求解和结果解释。
6、如何理解优化设计方法与传统设计方法的异同点，以及优化设计方法较传统设计方法有何优势。
答：传统设计所遵循的“原始方案→计算和校核→调整方案→再计算和校核→…”的设计流程，是以牺牲设计效率和质量为代价的相对繁琐和耗时的设计方法，随着设计越来越系统化，设计规模越来越大型化，该方法已经越来越不能满足设计的时效和精度要求。
代之而起的优化设计方法则采用数学方法和计算机的“自动探索”，来代替传统设计所遵循的设计流程。
17、建立系统模型的意义何在？模型建立的一般步骤是什么？答：我们所面对的系统大多数并不具备真实试验的可行性，这时就需要按照实际系统建立出系统相关抽象的模拟模型即系统模型并对之进行研究，然后依据这个系统模型的分析结果来推断实际系统的各种可能的工作状况。
Creo Parametric功能简介
Creo Parametric功能简介主要优点•快速开发最优质和最新颖的产品•利用自由风格的设计功能加快概念设计速度•利用更高效灵活的 3D 详细设计功能提高工作效率•提高模型质量、促进原始零件和多 CAD 零件的再利用以及减少模型错误•轻松处理复杂的曲面设计要求•即时连接到 Internet 上的信息和资源，实现高效的产品开发过程通过灵活的工作流和顺畅的用户界面，Creo Parametric 以不同于任何其他3D CAD 软件的方式推动着个人工程效率的提高。
业界领先的用户体验允许直接建模、提供特征处理和智能捕捉，并使用几何预览，从而使用户能在实施变更之前看到变更的效果。
此外，Creo Parametric 构建在为人熟悉的 Windows®用户界面标准之上，能让用户立即上手，而且可扩展这些标准以应对 3D 产品设计的独特挑战。
Creo Parametric 利用具有关联性的 CAD、CAM 和 CAE 应用程序（范围从概念设计到 NC 刀具路径生成），可在所有工程过程中创建无缝的数字化产品信息。
此外，Creo Parametric 在多CAD 环境中表现出色，并且保证向上兼容来自期Pro/ENGINEER™版本的数据。
Creo Parametric 功能3D 实体建模•无论模型有多复杂都能创建精确的几何图形•自动创建草绘尺寸，从而能快速轻松地进行重用•快速构建可靠的工程特征，例如倒圆角、倒角、孔等等•使用族表创建系列零件可靠的装配建模•享受到更智能、更快速的装配建模性能•即时创建简化表示•使用独有的Shrinkwrap™工具共享轻量但完全准确的模型表示•充分利用实时的碰撞检测•使用AssemblySense™嵌入拟合、形状和函数知识，以快速准确地创建装配包含2D 和3D 工程图的详细文档•按照国际标准（包括 ASME、ISO 和 JIS）创建 2D 和 3D 工程图•自动创建关联的物料清单 (BOM) 和关联的球标说明•用模板自动创建工程图专业曲面设计•利用自由风格功能更快速地创建复杂的自由形状•使用扫描、混合、延伸、偏移和其他各种专门的特征开发复杂的曲面几何•使用诸如拉伸、旋转、混合和扫描等工具修剪/ 延伸曲面•执行诸如复制、合并、延伸和变换等曲面操作•显式地定义复杂的曲面几何革命性的扭曲技术•对选定的 3D 几何进行全局变形•动态缩放、拉伸、折弯和扭转模型•将“扭曲”应用于从其他 CAD 工具导入的几何钣金件建模•使用简化的用户界面创建壁、折弯、冲头、凹槽、成型和止裂槽•自动从 3D 几何生成平整形态•使用各种弯曲余量计算来创建设计的平整形态数字化人体建模•利用 Manikin Lite 功能在 CAD 模型中插入数字化人体并对其进行处理•在设计周期的早期，获得有关您的产品与制造、使用和维护它的人员之间的交互的重要见解焊接建模和文档•定义连接要求•从模型中提取重要信息，例如质量属性、间隙、干涉和成本数据•轻松产生完整的 2 D 焊缝文档分析特征•利用 CAE Lite 功能在零件和组件上执行基本的静态结构分析•从运动学上验证设计产品的运动情况•与 PTC Mathcad®（工程计算软件）的互操作性允许您将 Mathcad 工作表与设计集成在一起，以预测行为和驱动重要的参数尺寸（Mathcad 是可选购的）•将 Microsoft® Excel®文件添加到设计中实时照片渲染•快速创建精确并如照片般逼真的产品图像，同时甚至可以渲染最大的组件•可动态更改几何，同时保持照片般逼真的特效，如阴影、反射、纹理和透明集成的设计动画•从建模环境中直接创建装配/ 分解动画•轻松地重用模型，同时可以选择包括机构模拟集成的NC 功能•利用集成的 CAM Lite 功能在更短的时间内创建出 2 1/2 轴铣削程序•利用 5 轴定位加工棱柱形零件•用 2D 工程图导入向导控制工程图实体数据交换•使用各种标准的文件格式，包括 STEP、IGES、DXF、STL、VRML、AutoCAD DWG、DXF（导入具有关联 2D 内容的 3D 件）、ACIS 导入/ 导出、Parasolid 导入/ 导出*•使用 AutobuildZ 转换向导，根据 2D 工程图创建全特征的参数化 3D 设计Web 功能提供即时的访问•支持 Internet/Intranet，可快速访问电子邮件、FTP 和 Web —这一切在 Creo Parametric 内就可完成•无缝访问 Windchill 以管理内容和流程完善的零件、特征、工具库及其他项目库•使用 J-Link 编程接口下载预定义的零件和符号•自定义 Creo Parametric 用户界面以满足您的特定需求•利用集成的教程、帮助资源和额外的 PTC University 培训内容更快速地上手。
常用现代设计10大方法
常用现代设计十大方法一）计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Desi gn)利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。
简称CAD。
在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。
在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。
CAD能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。
发展概况20世纪50年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。
60年代初期出现了CAD的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。
70年代，完整的CAD系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了CAD技术的发展。
80 年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件的出现，工程工作站问世，cad技术在中小型企业逐步普及。
80 年代中期以来，C AD技术向标准化、集成化、智能化方向发展。
一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出，为CAD 技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在CAD中的应用，极大地提高了C AD系统的性能；人工智能和专家系统技术引入CAD，出现了智能CAD技术，使CAD系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。
CAD／CAM的基本功能
第2学时1.1.2 CAD／CAM的基本功能在CAD／CAM系统中，计算机主要帮助人们完成产品结构描述、工程信息表达、工程信息传输与转化、结构及过程的分析与优化、信息管理与过程管理等工作，因此。
作为CAD／CAM系统，应具备图形图像处理、产品与过程建模、信息存储与管理、工程计算分析与优化、工程信息传输与交换、模拟与仿真、人机交互、信息的输入和输出等基个功能。
1．图形图像处理机电产品设计中，涉及大量的图形图像处理任务，如图形的坐标变换、裁剪、渲染、消隐处理、光照处理等，无论是CAD、CAPP、CAM，都需要用到这项功能，是CAD／CAM系统所必备的。
2．产品与过程建模在CAD／CAM系统中，对产品信息及其相关过程信息的描述是一切工作的基础。
对于机电CAD／CAM系统来说，几何造型是其核心技术，因为在机电产品设计制造过程中，必然要涉及大量结构体的描述与表达，如在设计阶段，需要应用几何造型系统来表达产品结构形状、大小、装配关系等；在有限元分析中，要应用几何模型进行网格划分才能输入解算器处理；在数控编程中，要应用几何模型来完成刀具轨迹定义和加工参数输入等，几何造型是产品设计的基本工具。
3．信息存储与管理由于CAD／CAM系统中数据量大、种类繁多，既有几何图形数据，又有属性语义数据；既有产品定义数据，又有生产控制数据；既有静态标准数据，又有动态过程数据，结构还相当复杂。
因此CAD／CAM系统应能提供有效的管理手段，支持设计与制造全过程的信息流动与交换。
通常，CAD／CAM系统采用工程数据库系统作为统一的数据环境，实现各种工程数据的管理。
4．工程计算分析与优化在产品设计制造过程中，涉及大量的分析计算任务．如根据产品几何形状，计算出相应的体积、表面积、质量、重心位置、转动惯量等几何特件和物理特性，为系统进行工程分析和数值计算提供必要的基本参数；在结构分析中，需要进行应力、温度、位移等计算；图形处理中矩阵变换的运算、体素之间的布尔运算（交、并、差）等；在工艺规程设计中有工艺参数的计算。
管理信息系统名词解释
管理信息系统名词解释第一章：MRPⅡ(Manufacture Resource Planning)：制造(zhìzào)资源规划ERP（Enterprise Resource Planning）：企业资源(zīyuán)规划BPR（Business Process Reengineering）：业务流程重组(zhònɡ zǔ)SCM（Supply Chain Management）：供应链管理(guǎnlǐ)CRM（Customer Relationship Manegement）：客户关系管理(guǎnlǐ)EC（Electronic Commerce）电子商务信息：是关于客观事实的可通信的知识。
信息是客观世界各种事物特征的反映；信息是可通信的，通过传输工具获得信息；信息形成知识，信息进入大脑留下的痕迹。
数据：是对客观事物记录下来的，可以鉴别的符号。
决策支持系统：是一种以计算机为工具，应用决策学及有关学科的理论与方法，以人机交互方式辅决策者解决半结构化和非结构化决策问题的信息系统。
管理：管理是社会组织中，为了实现预期的目标，以人为中心进行的协调活动。
信息的是时效性：是指从信息源发送信息，经过接收、加工、传递、利用的时间间隔及其效率。
时间间隔愈短，使用信息愈及时，使用程度愈高，时效性愈强。
系统：是由处于一定环境中相互联系和相互作用的若干组成部分结合而成并为达到整体目的而存在的集合。
第二章：管理信息系统：是一个由人、计算机等组成的能进行管理信息收集、传递、储存、加工、维护和使用的系统。
管理信息系统能实测企业的各种运行情况，利用过去的数据预测未来，从全局出发辅助企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现其规划目标。
管理信息系统通过对整个供应链上组织内和多个组织间的信息流管理，实现业务的整体优化，提高企业运行控制和外部交易过程的效率。
安东尼金字塔模型：安东尼等人不仅考察了企业内部的业务流程和信息系统基本结构，而且把企业放在整个经营环境中考察，把企业内外部环境结合起来，系统地描述出了企业内外信息流、资金流、物流的传递和接收过程，反映了包含整个供应链信息管理的全景。
IGS标准
资料部分一、综述基本图形交换规范标准IGES在CAD/CAM技术的广泛应用的过程中，由于CAD/CAM系统的不同，提出了在各个系统中进行产品信息的交换的要求，从而导致了产品数据交换标准的制订。
1980年，由美国国家标准局主持成立了由波音公司和通用电气公司参加的技术委员会，制订了基本图形交换规范IGES（63）。
IGES功能最初开发IGES是为了能在计算机绘图绘图系统的数据库上进行数据交换；从1981年的IGES 1.0版本到1991年的IGES 5.1版本，和最近的IGES 5.3版本，IGES 逐渐成熟，日益丰富，覆盖了CAD/CAM数据交换的越来越多的应用领域。
作为较早颁布的标准，IGES被许多CAD/CAM系统接受，成为应用最广泛的数据交换标准。
制订IGES 标准的目的就是建立一种信息结构用来产品定义数据的数字化表示和通信，以及在不同的CAD/CAM系统间以兼容的方式交换产品定义数据。
IGES元素允许在CAD/CAM系统之间进行产品数据交换的文件结构至少要支持产品的几何数据、标注和数据组织方式的通信。
IGES标准定义的文件格式将产品数据看作元素（Entity）的文件。
每个元素是以一种独立于应用的，特定的CAD/CAM系统内部产品数据格式可以映射的格式来表示。
在IGES标准中定义了五类元素：曲线和曲面几何元素构造实体几何CSG元素边界B-Rep实体元素标注元素结构元素IGES文件结构IGES文件由五或六段组成：标志（FLAG）段；开始（START）段全局（GLOBAL）段元素索引（DIRECTORY ENTRY）段参数数据（PARAMTER DATA）段结束（TERMINATE）段其中，标志段仅出现在二进制或压缩的ASCII文件格式中。
固定长IGES文件分为5—6个段，分别是：S、G、D、P、T段。
在每段都有相应的参数格式，参数排列。
（那么每段中的参数的内容、个数、及排列顺序是否有固定的格式呢?）IGES文件格式IGES文件数据格式：①整型常数；②浮点常数；③串常数；④指针常数。
几何图形圆类的设计
1、实体、对象与类的概念2、类的定义3、对象声明与引用4、私有、公有与保护5、日期类的设计6、两种程序设计思想7、汽车类的设计8、几何图形圆类的设计9、构造函数的定义10、重载构造函数11、析构函数的定义12、整数翻译函数13、实际意义的析构函数14、Person类的设计15、对象与指针16、this指针☐将客观世界中的实体抽象描述为类☐分析抽象某个实体有哪些特征：数据成员☐分析抽象某个实体有哪些功能或操作：函数成员☐实体与实体的不同就在于特征和功能的不同☐抽象描述因人而异，即设计产生的类各不相同☐有些人抽象得准确、完备☐有些人抽象得粗糙、简单☐程序设计目的是让计算机自动去求解问题☐首先搞清楚问题涉及哪些实体(对象)☐例如求自幂数？涉及正整数对象，即整数变量☐求圆面积？涉及浮点对象或双精度对象☐加密解密？涉及字符串对象，即字符数组变量☐在选取或定义某个实体对象时，尽可能是较好的选取或定义，使时空效率最佳☐数据成员占用空间少，函数成员运行速度快☐如何抽象几何图形：圆☐圆的特征分析1：☐圆心坐标值（X，Y）和半径值R ☐圆的特征分析2：☐外切正方形，两个点坐标值☐圆的特征分析3：☐内接正方形，两个点坐标值☐圆的特征分析4：☐还有吗？圆周上的三个坐标值☐圆的功能☐设置初值、计算面积、输出圆属性、得到圆属性等XY☐先设计点类，再设计圆类☐点的特征和功能☐特征：点坐标，X和Y轴上的整数值☐功能：设置坐标、打印坐标、得到坐标等☐圆的特征和功能☐特征：点坐标和半径☐功能：设置初值、计算面积、输出圆属性、得到圆属性等class Point //点类定义{int x, y;//点的x和y坐标public:void InitPoint( int, int ); // 设置坐标int GetX() { return x; }// 取x坐标int GetY() { return y; }// 取y坐标void Print();//输出点的坐标};//类外定义两个成员函数void Point::InitPoint( int a, int b ){x = a;y = b;}void Point::Print(){cout << '[' << x << ", " << y << ']';class Circle //圆类定义{private:double radius;//定义半径对象（变量）Point Center;//定义圆心对象（变量）public:void InitCircle( double, Point); //设置圆类的数据double GetRadius();//取半径Point GetCenter(); //取圆心double Area();//计算面积avoid Print();//输出圆心坐标和半径};//类外定义成员函数void Circle::InitCircle( double r,Point p ){radius = ( r >= 0 ? r : 0 );Center = p;}double Circle::GetRadius(){return radius; }Point Circle::GetCenter(){return Center;}double Circle::Area(){return 3.14159 * radius * radius;} void Circle::Print(){cout << "Center = ";Center.Print();cout << "; Radius = " << radius << endl;// 测试主函数int main(){Point p,center;p.InitPoint(30,50);center.InitPoint(120,80);Circle c;c.InitCircle(10.0 ,center);cout << "Point p:";p.Print();cout << endl;cout << "Circle c:";c.Print();cout << "The center of circle c:";c.GetCenter().Print();cout << "\nThe area of circle c:" << c.Area() << endl;return 0;}。