现代设计方法简答汇总

第一章CAD部分1、CAD的概念、CAD系统由哪些部分组成？CAD是计算机辅助设计的缩写，它是指人们在计算机软、硬件的辅助下对产品或工程进行设计、绘图、分析计算、修改和编写技术文件以及现实、输出的一种设计方法。

CAD系统由CAD作业的计算机（中、小型或微型计算机等）、软件（包括计算机操作系统、图形支撑软件和专用应用软件等）以及外围设备（包括打印机和绘图仪）组成。

2、CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几个方面？P8①二维绘图、②图形及符号库③参数化绘图④三维绘图⑤工程分析⑥设计文档和报表生成4、CAD技术的主要特点：P8（1）制图速度快，减少手工绘图时间，提高了工作效率（2）图样格式统一，质量高，促进设计工作规范、系列化和标准化（3）提高分析计算速度，能解决复杂的设计计算问题（4）易于技术资料的保存及查找，修改设计快，缩短了产品的。

设计周期（5）设计时可预估产品性能5、CAD系统的软件可分为哪几类？各类作用如何？CAD系统的软件可分为：系统软件、支撑软件和专用软件系统软件：直接配合硬件工作，并对其他软件起支撑作用的软件///支撑软件：支撑用户进行CAD工作的通用软件起支撑作用的软件///专用软件：专门为适用用户特定使用条件需要而开发的软件。

6、机械CAD支撑软件从功能上分为哪三类？具体包括哪些软件？答：机械CAD支撑软件从功能上可分为三类：第一类解决几何图形设计问题；第二类解决工程分析与计算问题；第三类解决文档写作与生成问题。

具体包括：基本图形资源软件；二维、三维绘图软件；几何造型软件；工程分析及计算软件；文档制作软件。

7、CAD已经成为一门综合应用新技术，涉及到以下基础技术。

（1）图形处理技术，如二维交互绘图技术、三维几何造型技术及其他图形输入、输出技术（2）工程分析技术，如有限元分析、优化设计分析、物理特性分析、模拟仿真以及各行各业的工程分析。

（3）数据管理与数据交换技术（4）文档处理技术（5）软件设计技术8、CAD系统是如何分类的？①集中式主机该系统：由一台集中的大型机与若干图形终端连接而成。

优点是有集中的数矩库统一管理所有数据；②分布式工程工作站系统：是一个独立的单用户CAD是从事CAD课题的首选设备；③微型计算机系统。

9、光栅扫描式显示器提高图形清晰度的方法式增加扫描线的线数，这里有两种方法：一是水平扫描频率不变的前提下把水平扫描线数增加一倍，即采用隔行扫描；另一方法是仍采用逐行扫描但提高水平扫描频率。

P1411、说说三种坐标系的定义域和三者之间的关系。

（1）世界坐标系WC，也叫用户坐标系是无界且连续的，即定义域为实数域。

（2）设备坐标系DC，也称为物理坐标系，其定义域是有界的整数域。

（3）规格化设备坐标系NDC，采用无量纲的单位代替设备坐标。

三者关系：WC NDC DC13、窗口和视图的定义？匹配公式？二者匹配的作用？答：窗口是在用户坐标系中定义的确定显示内容的一个矩形区域，只有在这个区域内的图形才能在设备坐标下输出，而窗口外的部分被裁掉。

视区是在设备坐标系中定义的一个矩形区域，用于输出窗口中的图形。

视区是一个有限的整数域，它应小于等于屏幕区域。

窗口视区匹配公式：v xl w xlxr xl x r xlx V x WV V W W--=--固定视区参数，改变窗口参数，可以改变视区中图形显示的比例和部位。

如果同时增大窗口的高度和宽度，则视区显示内容范围增大，图形比例缩小。

在图形处理软件中，常常用放大缩小称呼这一功能。

如果只改动窗口左下角坐标，则显示的比例不变，但显示范围产生左右、上下移动，在图形处理软件中，常常用摇视称呼这一功能注意：在窗口和视区匹配时，窗口的宽度和高度的比值R ，视区的宽度和高度的比值为r 。

为使图形不失真则要求R=r14：简述Cohen-Sutherland 编码裁剪法的步骤（P41）：判断规则：如果两个端点的编码都为“0000”，则线段全部位于窗口内；如果两端点编码的位逻辑乘不为0，则整条线段必位于窗口外。

15、简述消隐处理的定义及在消隐处理中常用的检验规则？P42-45定义：为使轴测图立体感强，必须在显示时消去由于物体自身遮挡或物体间相互遮挡而无法看见的棱线即隐藏线，这工作称为消隐处理。

检测方法：①面可见性检验（也称为法线测试，适用范围：单个的凸面体，用来表示面和面之间的遮挡关系）②包括性测试（检查一个给定点是否位于给定多边形或多面体内）③最小最大测试（又称为重叠测试或边界测试快速判断两个多边形不重叠）④深度测试（测试一个物体遮挡另一个物体的基本方法） 16、消隐算法有Z 向深度缓冲区算法和扫描线算法。

简述Z 向深度缓冲区算法的原理。

该算法采用帧缓冲区存放像素值，采用一个与屏幕对应的深度信息缓冲存储器（简称Z 缓冲区），记录像素所现实的空间点的Z 坐标（即深度值）。

对景物中的每个多边形找到当多边形投影到屏幕时位于多边形内或边界上的所有像素点。

对每一个像素，在（x ，y ）处计算多边形的深度Z ，并与Z 缓冲区相应单元的现行值相比较，如果Z 值大于Z 缓冲区中的现行值，则用Z 值更新Z 缓冲区的对应值，同时将（x ，y ）处的多边形的明暗写入帧缓冲区中对应于该屏幕像素的单元中。

当所有多边形处理完毕后在帧缓冲区中保留的就是已经消隐过的最终结果。

17、参数化绘图概念及其特点？参数化绘图有哪些方法？P46参数化绘图是一种利用零件或产品在形状上的相似性、以基本参数作为变量，编制相应的程序或通过系统提供的功能来定义图形的方法。

参数化绘图方法：作图规则匹配法；几何作图局部求解法；辅助线作图法。

18、简述装配图的形成方法中的子图拼合法的基本原理和特点？P50基本原理：将装配图分解成一些子图形，绘制装配图时调用自己编制好的子图形程序，将子图形组合到合适的位置，最终完成整幅装配图的绘制。

为了适应装配图的变化，对于装配过程可能出现的各种情况，由程序中的参数取不同的值来决定。

子图拼合法的特点：对软件的要求低，但要编制专用的装配图程序，且输入的参数较多，修改设计及应变能力较差。

18－1 简述装配图形成方法中集合运算法的基本原理和特点。

答：集合运算发的基本思想是：先编制一些对应与零件的基本图形，然后对基本图形进行交、并、差集合运算，以形成复杂的图形，最后分清零件的层次，再绘上剖面线，完成装配图的绘制。

特点：对于硬件的要求低，使用方便灵活，有较大的实用价值。

19－1.几何模型的分类及定义？答：在CAD 系统中，几何模型按其描述和存储内容的特征，可分为线框几何模型、表面几何模型、实体几何模型。

线框几何模型：物体各外表面之间的交线组成物体v yl w yl yr yly r ylx V x W V VW W --=--外轮廓的框架，简称线框模型。

适合于从任何方向输出三视图和透视图等。

表面几何模型：除了存储线框线段外，还存储各个外表面的几何描述信息。

实体几何模型：存储完整的三维几何信息，基本体素是由表面定义，并说明了表面的哪一侧存在实体。

19.三维实体模型的实现方法中，体素构造法的CSG的基本思想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？P52它的基本思想是：各式各样开关的几何形体都可以由若干个基本单元形体，经过有限次形状集合运算（或拼合运算）构建得到。

需要存储的几何模型信息是：所有的基本形体的类型、参数和所采用的拼合运算过程。

20、三维实体模型的实现方法中，边界表示法B-rep 法的基本思想。

需要存储的几何模型信息有哪些？基本思想：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的，可以通过定义和全面储存这些边界外表面信息的方法建立实体几何模型。

需要存储的几何模型信息是：几何信息数据即其包括各外表面顶点坐标和描述各外表面数学方程的系数值；拓扑信息数据即指各外表面的组成及其相互位置关系22、特征造型是如何定义的？P54特征是指能反映零件特点的、可按一定原则分类的、具有相对独立意义的典型结构形状。

基于特征的造型称为特征造型。

基于特征的造型是把特征作为产品零件定义的基本单元，将产品描述为特征的集合，包括形状特征、精度特征、材料特征和其他工艺特征，从而为工艺设计和制造过程的各个环节提供充分的信息。

23、插值法的基本思想？P59插值法的基本思想是在插值点附近选取几个合适的节点，过这些选取的点构造一个简单函数，在此小段上用代替原来函数，这样值点的函数值就用的代替。

因此，插值的实质问题是如何构造一个既简单又有足够精度的函数。

24－1 CAD中，设计资料的处理方法有哪两种？答：（1）程序化。

即在应用程序内部对这些数表及线图进行查表、处理或计算。

具体方法有两种，第一种是将数表中的数据或线图经离散化后存入一维、二维或三维数组，用查表、插值等方法检索所需数据；第二种是将数表或线图拟合成公式，编入程序计算出所需数据。

（2）数据库存储。

将数表及线图中的数据按数据库的规定进行文件结构化，存放在数据库中。

24.在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数如何处理？P63在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数的处理方法有以下几种：①如果能找到线图原来的公式，则找到原公式将公式编入程序。

②将线图离散化为数表，再用表格的处理方法加以处理。

③用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，在将公式编入程序。

25、数据库系统的主要特征：P66①实现了数据共享，减少了数据冗余。

②数据存储的结构化③增强了数据的独立性④加强了数据的保护26、数据模型的含义？以及常用的三种数据模型？数据模型是指数据库内部数据的组织方式，描述了数据之间的各种联系，也是数据高度结构化的表现。

最常用的数据模型有：1）层次型：树形组织结构，体现了“一对多”的关系2）网络型：事物之间是网络的组织结构，体现了“多对多”的关系。

3）关系型：把信息定义为二维表的组织结构。

关系型的模型结构虽然比较简单，但能处理复杂的事物之间的关系。

第二章：优化设计1、优化设计分哪两类？分两类：一类是直接计算目标函数值，比较目标函数值，并以之做为迭代、收敛根据的方法；另一类是以多变量函数极值理论为基础，利用目标函数的形态，并以之做为寻优、迭代、收敛根据的方法。

2、优化问题的分类和解决问题的方法。

P74可分为无约束优化问题和优约束优化问题。

第一类：无约束问题按照目标函数包含的单变量或多变量来分类，解决办法有两种：①直接搜索法如Powell法、单纯形法、坐标轮换法；②间接法也叫解析法如梯度法、共扼梯度法，变尺度法、牛顿法。

第二类：有约束问题有三种类型：线性目标函数和线性约束；非线性的目标函数和线性约束；非线性目标函数和非线性约束条件3、优化设计建立数学模型的基本步骤：一确定设计变量；二确定目标函数；三写出约束条件。

4、约束条件？约束条件和可行域有何关系？约束条件:设计变量的取值范围有限制或必须满足一定的条件，对设计变量取值的限制称为约束条件。