现代设计方法(第一章 计算机辅助设计)
计算机辅助设计名词解释
计算机辅助设计名词解释
计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）是一种利用计算机技术辅助进行产品、工程等的设计和制造的新兴技术。
以下是一些与CAD相关的名词解释：
1. 三维建模（3D Modeling）：使用CAD软件进行物体的三维几何建模，包括曲面建模和实体建模两种方式。
2. CAD/CAM集成系统：将CAD软件和CAM软件相结合，实现从设计到加工制造的全过程自动化。
3. 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）: 用于存储和管理CAD数据的软件系统，可以对图形、文本、属性等数据进行有效的存储和管理。
4. 参数化设计（Parametric Design）：利用CAD软件的参数化功能，通过设定物体各部分的尺寸、形状、位置等参数来完成设计。
5. 自由曲面（Freeform Surface）：指没有明确规律的曲线或曲面，在CAD软件中可以通过绘制控制点等方式进行设计。
6. 数字化模型（Digital Model）：CAD软件中用于表示物体的三维数字模型，包括线框模型、表面模型和实体模型等。
7. 图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI）：CAD 软件中的操作界面，提供了可视化的操作界面和图形化的操作方式，使得用户可以方便地进行设计和编辑。
8. 特征建模（Feature Modeling）：通过CAD软件中的特征命令对物体进行分解和建模，以实现更加精细的设计和制造。
总之，以上这些名词是计算机辅助设计中常用的术语，了解这些术语有助于深入理解和掌握CAD技术。
现代设计方法课件
(或者下移大于上移)，使其既能与筛面有较多的相对运动，以确
保其能有较多的机会从筛孔落下，又可以使分离出的短茎秆和断 穗能够从一端流出。当然，在联合收割机上，为了使分离效果更 佳，一般都利用谷物和混杂物空气动力学特性不同，在气流与筛 孔的联合作用下，将谷物与其混杂物分离。抖动输送板则是利用 抖动板的往复运动使物料均匀地被输送到另一端。物料在输送过 程中，没有必要作往复运动，而是单向运动。传统的分析方法列 出了物料运动分析的方程，并且推出了3个特征数：K1， K2 ，
复杂的质点的运动模拟的建立通常是列动力学微分方程和解 微分方程的过程。如果模拟分析结果包括位移，则用解析方法 为好。其结果或者中间过程不包括位移的，则可以根据题意选 择一种简化问题的方法。解微分方程是模拟分析的难点，所列
微分方程常常没有原函数表达式，可以用数值积分或常微分方
程数值解法来近似地解决，其过程需应用计算机。本章中介绍3 种典型实例：质点的线、平面和空间运动模拟。
大以外，同一个体在不同的时间也存在相当大的差异，这就给理
论分析带来了很大的困难。所以，对于农机问题，试验且重复多 点试验是设计后所不可缺少的环节，而传统的理论分析往往只能 得到定性的结论。本课希望在农机的理论分析上借助于计算机， 由定性向定量分析上有所突破。
农机定量分析的成功与否，除了建模的技巧外，在很大 程度上取决于研究对象：如果问题可以归纳为静力学和运动 学问题，特别是机械运动学(刚体运动学)问题，若所作的假设 符合实际，理论分析的结果是可信的，甚至用不着通过试验 来验证。在农业机械上，谷物收获机拨禾轮轨迹、插秧机秧 爪轨迹计算和绘制等都属于这类问题。非机械运动学问题，
理论分析结论的实用意义取决于理论模型的仿真程度，而 理论模型的仿真程度取决于个人对所研究对象的熟悉程度、经 验、分析的技巧和基础知识水平，如果理论工作者对所研究的 对象有比较丰富的实践知识，他在建立模型过程中就能够正确 的选定影响该物理现象的主要因素，从而决定取舍的内容。丰 富的经验使其能把握正确的方向，而分析的技巧和坚实的基础 知识有助于解决分析中遇到的复杂问题，所以农机理论分析是 农机方面基础和专业知识的综合运用。随着农机学科知识的扩 展，除了要求理论工作者具有深厚的数学、力学、计算机软件 和优化原理知识以及运用这些知识的实际能力外，根据所研究 的具体问题的需要，也要掌握一定的物理学、物料力学、热工 学、传热学、流变学、生物化学和电工学知识，无论采取理论 的或是试验的方法进行农机的研究，均需要计算机辅助。
02200 现代设计方法
02200 现代设计方法知识点●以下阶段成果,属于产品规划阶段成果的是原理方案简图●以下不同类型的设计工作,属于适应性设计的是汽车发动机中将传统的化油器更换咸汽油喷射裴置●人机交互工作方式是CAD系统的主要工作方式,以下设备中属于输入设备的是激光扫描仪●以下二维基本变换矩阵中,对原点对称变换矩阵是●约束优化方法对约束条件的处理有多种方祛,属于间接法的是罚函数法●梯度法是一种较为传统的优化问题求解方法,迭代计算比较简单,只需求一阶偏导数●载荷是外界作用在弹性体上的力,以下各力不属于作用于弹性体上的载荷的是正应力●有限元法中,作用在结构上的真实载荷按静力等效原则向节点移置,化为等效节点载荷。
●工作冗余系统正常工作时,组成系统的零件中某一个、部分、大部分零件参加工作。
●等同分配法与其他的可靠度分配方法相比,优点是计算简单。
●CAD一词已经成为世界通用的名词，它是指计算机辅助设计●内点罚函数法的特点是初始点必须在可行域内●设计体积500cm3的圆柱形包装盒，按用料最省的原则要确定其高度H和直径D，其设计变量是直径●函数F(X)为在区间[10，20 ]内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点13和16，若F(13)<F(16)，则缩小后的区间为[10,16]●梯度法与变尺度法所具有的收敛性分别为一次收敛性．二次收敛性●当系统中任何一个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是串联系统●正态分布中的标准差是表征随机变量分布的离散程度●要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择罚函数法●产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率称为平均失效率●用有限元方法求解问题获得的解属于近似解●对于平面桁架中的杆单元，每个节点在整体坐标系中的位移分量个数为2●判断矩阵[2 0-1 4]，它应是正定矩阵●机电产品的平均失效率λ̄(t)，它表征了该产品工作到t时刻后单位时刻内发生失效的概率●标准正态分布是定义为μ =0，σ =1的正态分布●在解决线性规划问题时，首选的优化方法为单纯形法●若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从指数分●当系统中任何一个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是串联系统。
先进制造技术-现代设计方法
质的飞跃，在此基础上传统设计技术得到了延伸和发展，产生了现代设计技术。它是以网络为基
础，以电子计算为手段，建立在现代管理技术之上，运用工程设计的新理论和新方法，实现计算 结果最优化、设计过程高效化和自动化的设计技术。
现代设计技术
— 3—
2.1 现代设计技术的内涵与体系结构
2.1.2 现代设计技术的内涵和特点
程中适时地给出智能化提示，告诉设计者下一
步该做什么、当前设计存在的问题，并给出解 决问题的途径及方案建议。
现代设计技术
— 21 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
特征模型实例
现代设计技术
— 11 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
2.2.3 计算机辅助设计的关键技术
1．产品的造型建模技术
与几何建模相比较，特征建模具有以下特征：① 能够更好地表达统一、完整的产 品信息；② 能够更好地体现设计意图，使产品模型便于理解和组织生产；③ 有助于 加强产品设计和分析、加工制造、检验等各个部门之间的联系。因此，基于特征的建 模技术更适合于CAD/CAM的集成和CIMS的建模需要。
现代设计技术
— 12 —
2.2 计算机辅助设计（CAD）技术
2.2.3 计算机辅助设计的关键技术
2．单一数据库与相关性设计
单一数据库是指与设计相关的全部数据 信息来自同一个数据库。相关性设计是指任何 设计改动都将及时反馈到设计过程的其他相关 环节上。例如，修改二维零件工程图样的某个 尺寸后，与该零件工程图样相关联的产品装配
图、加工该零件的数控程序等也将会自动跟随
更新。建立在单一数据库基础上的产品开发， 可以实现产品的相关性设计。单一数据库和相 关性设计技术的应用可以减少设计中的差错，
现代设计方法与应用第一章
1.3 系统建模
例 1-1 以传递扭矩的等截面轴优化设计为例说明系统建模问 题，其目标为轴的质量最小，如图所示。其中轴的直径 为d，跨度为l。决定该轴质量的可变影响因素两个：轴直 径d，跨度l。设轴的质量为F，轴材料密度为ρ，则该等截 面轴质量可表示为：
d
l
图 传递扭矩的等截面轴
本章习题
1-1试述设计的含义，产品设计具有哪些特征？ 1-2何为传统设计、现代设计？现代设计的主要特点表现在
第一章 绪论
1 现代设计方法概述 2 设计中的系统科学方法
3 系统建模
■ 内容 ：本章是现代设计方法的基础，将介绍现代设 计方法的概念、特征、手段和原则，并对系统论、 设计方法学和设计系统进行了说明和阐述。最后给 出了系统建模的应用范围、模型的分类以及建模时 应注意的问题，并以等截面轴传递扭矩为例说明系 统建模的方法和步骤。
(1) 分析问题
(2) 综合求解
(3) 方案评价
(4) 综合决策
定义问题
分析问题 N
综合求解
评价 Y 综合决策
最佳解
图 解决问题的逻辑步骤
1.3 系统建模
系统建模主要用于三个方面： 分析和设计实际系统 预测或预报实际系统的某些状态的未来发展趋势 对系统实行最优控制 模型可以取各种不同的形式，不存在统一的分类原则。按照 模型的表现形式可以分为物理模型、数学模型、结构模型和 仿真模型。
1.1 现代设计方法概述（续）
设计方法的定义 ：设计方法是指在设计过程中，为设 计本身所规定的特定目标而形成的做事情的顺序。
设计方法的分类:（1）传统设计: 直觉设计 经验设计 半理论半经验设计
（2）现代设计
1.1 现代设计方法概述（续）
自考现代设计方法课程代码02200资料
现 代 设 计 方 法
试卷的题型及分值
一、单项选择题（20小题，每小题1分，共20分）
二、多项选择题（5小题，每小题2分，共10分）
三、填空题（10小题，每小题1分，共10分）
四、简答题（共5小题，每小题6分，共30分） 五、计算题（4小题，共30分）
2013年下半年现代设计方法串讲
2013年下半年现代设计方法串讲
现 代 设 计 方 法
第一章：计算机辅助设计（CAD）
第一节 CAD系统概述
第二节 CAD系统的硬件
第三节 CAD系统的图形处理
第四节 工程数据的计算机处理
2013年下半年现代设计方法串讲
现 第二章：优化设计 代 第一节 优化设计概论 设 第二节 优化设计的基本概念 计 第三节 一维搜索方法 方 法 第四节 无约束设计的最优化方法
各类型重点题型讲解
2013年下半年现代设计方法串讲
现 代 设 计 方 法
一、单项选择题
CAD技术是一门综合性应用技术，以下技术不属于工程分析技术的是
（
C, P9
A．优化设计方法 C．软件工程规范
） B．模拟仿真 D．物理特性计算
模拟仿真分析在CAD所涉及到的诸多技术中属于 （ A.图形处理技术 B.工程分析技术
第二节 可靠性设计的原理与方法 第三节 可靠性设计方法的简单应用 第四节 系统的可靠性预测和可靠度分配
2013年下半年现代设计方法串讲
现 代 设 计 方 法
学时分配
章节 第1章 学时 6 备注
第2章
第3章 第4章
10
10 10
共40学时
其他
4
2013年下半年现代设计方法串讲
现代化设计方法的典型案例
现代化设计方法的典型案例随着科技的不断发展，现代化设计方法在各个领域得到了广泛应用。
这些方法旨在提高设计效率、优化设计质量，并降低设计成本。
本文将介绍几个典型的现代化设计方法，并分析其在实际应用中的效果。
一、数字化设计数字化设计是现代化设计方法中最常见的一种，它通过计算机辅助设计（CAD）软件来实现。
CAD软件能够快速、准确地完成设计任务，提高设计精度和效率。
数字化设计的典型案例包括汽车、飞机、建筑等领域的设计。
例如，在汽车设计中，数字化设计使得汽车零部件的制造精度和效率得到了显著提高，同时也降低了制造成本。
二、人工智能辅助设计人工智能技术的发展为设计领域带来了革命性的变革。
人工智能辅助设计（AI-Design）通过机器学习、深度学习等技术，能够自动识别设计问题、生成解决方案，并不断优化。
这种方法的典型案例包括智能家居、智能交通、智能医疗等领域的设计。
例如，在智能家居设计中，人工智能辅助设计能够自动识别家居环境中的各种因素，并据此进行智能化的控制和调节，提高家居生活的舒适度和便利性。
三、绿色设计随着环保意识的不断提高，绿色设计已成为现代化设计方法的重要组成部分。
绿色设计旨在降低产品设计对环境的影响，包括减少能源消耗、降低废弃物排放等。
绿色设计的典型案例包括电子产品、建筑材料等领域的设计。
例如，在电子产品设计中，绿色设计能够降低产品的能耗和废弃物排放，提高产品的可持续性和环保性。
四、模块化设计模块化设计是一种将复杂产品分解为多个可重复使用的模块的设计方法。
这种方法的优点在于能够降低设计成本、提高生产效率，同时也有利于产品的升级和扩展。
模块化设计的典型案例包括智能硬件、可穿戴设备等领域的设计。
例如，在可穿戴设备设计中，模块化设计能够将不同的功能模块进行组合和替换，以满足不同用户的需求，提高产品的灵活性和适应性。
综上所述，现代化设计方法在各个领域的应用已经取得了显著的成效。
数字化设计提高了设计的精度和效率；人工智能辅助设计为设计领域带来了革命性的变革；绿色设计降低了产品设计对环境的影响；模块化设计则有利于产品的升级和扩展。
计算机辅助设计
③ 基于特征的设计 特征设计是用易于识别的、包含加工信息的几何单元(如孔、
槽，倒角等)来取代以往设计中所用的纯几何描述(如直线、圆 弧等)。
与传统的机械设计相比，CAD技术都有着巨大的优越性。
主要表现在： ① CAD可以提高设计质量。 ② CAD可以节省时间，提高生产率。 ③ CAD可以较大幅度地降低成本。 ④ CAD技术将设计人员从繁琐的计算和绘图工作中解放出
来，使其可以从事更多的创造性劳动。
（2）计算机辅助设计的研究热点及展望 CAD技术现今及将来会在以下几方面进行重点研究，并将
知识获取
专家系统部分
人机界面
知识库 模式性知识 数值分析法 规则性知识
自学习机
推理机
设计资料 数据库
逻辑推理 模式联想
分析计算
CAD部分
用户
图形交互 输入输出
绘图及文 件编写
动态 数据库
图1-6
由图1-6可知，一个智能CAD系统由以下几个部分组成： ① 知识获取，用来获取来自领域专家的知识；
② 知识库，用来存放各种知识，工作时与推理机交换信息； ③ 自学习机，在推理过程中进行学习，将得到的新知识不断充 实知识库，并删除知识库中过时的知识； ④ 人机界面，是用户与系统的接口； ⑤ 绘图和文件编写，从中间数据库获取结果数据，采用交互或 自动化的方式产生图样和设计文件； ⑥ 动态数据库，存放推理过程的中间结果、用户输入信息及最 终结果； ⑦ 推理机是整个系统的核心，其任务是将输入要求与知识库相 匹配，触发适用的规划，使有关结论得到执行。推理机要对各 组成部分实现控制，解决各结论之间的矛盾，对设计结束进行 评价和决策，最后得到最佳设计结果； ⑧ 分析计算部分，用各种程序进行计算和分析，给推理机提供 定量的评价和决策数据； ⑨ 设计资料数据库，存放大量的设计标准和参考资料，用来支 持分析计算、评价及决策过程。
1概述_计算机辅助设计
1.4 计算机辅助设计的应用
CAD的基本技术 4. 科学计算 模拟真实世界的数学、力学方法。例如有 限元、边界元等计算方法等。
1.4 计算机辅助设计的应用
CAD的基本技术 5. 优化设计 选定在设计时力图改善的一个或几个量作 为目标函数，在一定约束条件下，以数学方 法和电子计算机为工具，不断调整设计参量， 最后使目标函数获得最佳的设计。
计算机辅助设计包括的内容很多，如概念设计、 优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机绘 图等。
1.1 什么是计算机辅助设计
设计的重要性
“设计工作是新产品研制的第一道工序，设计 工作的质量和水平，直接关系到产品质量、性能、 研制周期和技术经济效益”——书本P1 设计的广泛性
除了花草树木这些自然景物，从茶杯到桌子、 建筑、公路、桥梁、火车……所有跟普通人生活 息息相关的物品和工程设施，都需要设计。
1.5 CAD系统的组成与配置
1.5.3.2 常用CAD软件介绍 1. 绘图软件
AutoCAD-欧特克公司 特点：专业制图，三维建模，渲染
1.5 CAD系统的组成与配置
1.5.3.2 常用CAD软件介绍 2. 造型软件
UG-美国麦道 Pro/Engineer-美国参数技术公司 CATIA-法国达索飞机公司 特点：三维，CAD/CAM，参数化设计
16
1.3 CAD的特点
工作内容
• 设计数据库 • 图形数据库 • 应用程序库
17
1.3 CAD的特点
在数据库的基础上开展CAD工作 五个方面：
• • • • • 建立模型； 设计计算； 图形显示； 仿真； 出图样、文档等。
18
1.3 CAD的特点
1）提高设计质量
综合性的技术知识；人机交互使产品设计更加合理； 优化设计；数据的一致性。
自考《现代设计方法》试题及答案
四川自考《现代设计方法》习题一、单选题1. 在CAD 使用中，为了方便定义图形通常采用不同坐标系，在以下坐标系中，坐标系的定义域是连续且无界的是（ A ）A.世界坐标系B.显示器坐标系C.规格化设备坐标系D.绘图仪坐标系2. 工程数据处理中，使用线性插值法完成（A ）A.一元插值B.二元插值C.曲线拟合D.曲线绘制3. 三维几何造型是CAD 中的一种（A ）A.图形处理技术B.工程分析技术C.文档处理技术D.软件设计技术4. CAD 系统中，支撑用户进行CAD 工作的通用性功能软件是（B ）A.系统软件B.支撑软件C.专用操作软件D.专用应用软件5. 若在CAD 系统中，固定窗口参数，同时缩小视区高度和宽度，则视图内图形（B ）A.比例增大B.比例缩小C.左右移动D.上下移动6. CAD 系统中不是按其描述和存储内容的特征划分的几何模型（ D ）A.线框几何模型B.表面几何模型C.实体几何模型D.曲面几何模型7. 世界坐标系、设备坐标系、规格化坐标系的转换关系是（ C ）A ．WC→DC→NDCB ．NDC→DC→WC C．WC→NDC→DCD ．DC→WC→NDC8. 参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的（ A ）A ．相似性B ．多样性C ．个别性D ．特殊性9. 下列设备不属于CAD 作业输入设备的，有（ A ）A ．绘图仪B ．键盘C ．数字化仪D ．光笔10. 为使窗口—视区变换后的图形在视区中输出而不失真，则（ C ）A ．yb xl W W =yb xl V VB ．yt xr W W =yt xr V VC ．ybyt xl xr W W W W --=yb yt xl xr V V V V -- D ．yt xr yb xl V V W W --=yt xr yb xl W W V W -- 11. 平面问题的弹性矩阵与材料的（ D ）A.弹性模量有关，泊松比无关B.弹性模量无关，泊松比有关C.弹性模量和泊松比都无关D.弹性模量和泊松比都有关12. 三维图形变换矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=s n m l r j i h q f e dp c b a T ，中l 表示产生的（D ）A.比例变换B.对称变换C.错切变换D.平移变换13. 二维图形比例变换矩阵中⎥⎦⎤⎢⎣⎡=d a T 00，可有（C ） A.a=0,d=1 B. a=1,d=0 C. a=d=1 D. a=d=014. 已知变换矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100020001T ，则图形将在（ B ） A ．X 方向放大2倍 B ．Y 方向放大2倍 C ．X 方向平移2 D ．Y 方向平移215. 三维图形变换矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=s n m l r j i h q f e d p c b a T 中，[l m n ]表示产生（ D ） A ．比例变换 B ．对称变换 C ．错切变换 D ．平移变换16. 一个多元函数F(X)在点x*附近偏导数连续，则该点为极小点的充分条件是（ B ）A.0*)(=∇x FB.0*)(=∇x F ，H(x*)正定C.H(x*)＝0D.0*)(=∇x F ，H(x*)负定17. 内点罚函数法的特点是（ B ）A.能处理等式约束问题B.初始点必须在可行域内C. 初始点可以在可行域外D.后面产生的迭代点序列可以在可行域外18. 对于一个无约束优化问题，若其一阶、二阶偏导数易计算，且计算变量不多(n≤20)，宜选用的优化方法是（ A ）A.拟牛顿法 B.变尺度法 C.0.618法 D.二次插值法19. 设计体积500cm 3的圆柱形包装盒，按用料最省的原则要确定其高度H 和直径D ，其设计变量是（ B ）A.重量 B.直径 C.面积 D.体积20. 多元函数F(X)在点x*附近偏导数连续，0*)(=∇x F ，H(x*)负定，则该点为F(X)的（ A ）A.极大值点B. 极小值点C.鞍点D.不连续点21. 在单峰搜索区间[x 1, x 3](x 1<x 3)内，取一点x 2，用二次插值法计算得x 4 (在[x 1,x 3]内，若x 2>x 4,并且函数F(x 4)<F(x 2)，则取新区间为（C ）A. [x1, x4]B. [x2, x3]C. [x1, x2]D. [x4, x3]22. 下列特性中，梯度法不具有的是（ A ） A.二次收敛性 B.要计算一阶偏导数C.对初始点的要求不高D.只利用目标函数的一阶偏导数值构成搜索方向23. 对于极小化F(x)，而受限于约束g μ(x)≤0(μ= 0,1,2,…,m)的优化问题，其内点罚函数表达式为（ A ） A.∑=-=Φm k k X g r X F rX 1)()()(/1)(),(μμ B.∑=+=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ C.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0max [)(),(μμ D.∑=-=Φmk k X g r X F r X 1)()()](,0min[)(),(μμ 24. 设X =(X 1, X 2,…, X n )，R n 为维欧氏空间，则下述正确的是（A ）A ．设计空间是 n 维欧氏空间R nB ．设计空间是 n 维欧氏空间R n 中落在可行域内的部分C ．设计变量在具体设计问题中的迭代值是唯一的D ．设计变量是指设计对象中用到的所有变量25. 函数22),(1323121+-+=x x x x x F 在点T x }2,1{=处的梯度是（ A ）A. T }12,1{B.T }1,8{C. T }3,1{D.T }8,0{26. 对于 n 维正定二次函数，沿一组共轭方向依次作一维搜索，当达到极值点时，最多需要搜索（ B ）A ．n ＋1 次 B ．n 次 C ．n －1次D ．2n 次27. 函数F (X )为在区间［10，20］内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点13和16，若F (13)＜F (16)，则缩小后的区间为（ C ）A ．［13，16］B ．［10，13］C ．［10，16］D ．［16，20］28. 梯度法与变尺度法所具有的收敛性分别为（ C ）A ．一次收敛性．一次收敛性B ．二次收敛性．二次收敛性C ．一次收敛性．二次收敛性D ．二次收敛性．一次收敛性29. 设F (X )为区间(0,3)上的单峰函数，且F (1)=2、F (2)=1.5，则可将搜索区间(0,3)缩小为（ D ）A ．(0,2)B ．(1,2)C ．(2,3)D ．(1,3)30. 求f(x 1,x 2)＝2x 12-8x 1+2x 22-4x 2+20的极值及极值点（B ）A. x*=[1，1]T 12B. x*=[2，1]T 10C. x*=[2，2]T 12D. x*=[1，0]T 1431. 串联系统的失效模式大多服从（ D ）A.正态分布B.对数正态分布C.指数分布D.威布尔分布32. 抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小时有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度是（ C ）A.0.006B.0.004C.0.01D.0.1233. 由三个相同的元件组成的并联系统，系统正常工作的条件是至少有两个元件处于正常工作状态，每个元件的可靠度为R=0.9，则系统的可靠度为（A ）A.0.972B.0.99C.0.999D.0.999734. 当转换开关的可靠度为1时，非工作冗余系统的可靠度为R1, 工作冗余系统的可靠度为R2，则R1与R2之间的关系为（ B ）A. R1＜R2 B. R1＞R2 C. R1= R2 D. R1≤R235. 下列可靠性指标关系式不正确的是（C ）A ．dt t dF t f )()(=B ．1)()(=+t F t RC ．⎰∞=t dt t tf t R )()(D ．⎰∞=0)(dt t tf T 36. 正态分布中的标准差是（ A ）A.表征随机变量分布的离散程度B.表征随机变量分布的集中趋势C.决定正态分布曲线的位置D.影响正态分布曲线的对称性37. 若知某产品的失效密度f(t)，则其平均寿命T 可表为（ D ）A.⎰t dt t f 0)(B.⎰∞t dt t f )(C.⎰∞t dt t f t f )()(D.⎰∞0)(dt t tf 38. 随机变量A 和B 均服从正态分布，即A=N(μ1,σ1)；A=N(μ2,σ2),则随机变量A 在(μ1-2σ1)～(μ1-σ1)之间分布的百分数与随机变量B 在(μ2+σ2)～(μ2+2σ2)之间分布的百分数（ D ）A.之比为-σ1/σ2B.之比为σ1/σ2C.之比为-σ2/σ1D.相等39. 标准正态分布是定义为（ C ）A.μ＝1，σ＝0.5的正态分布B.μ＝1，σ＝1的正态分布C.μ＝0，σ＝1的正态分布D.μ＝0.5，σ＝1的正态分布40. 零件的强度和应力均服从正态分布，即N(μr ,σr ); N(μs ,σs ),且知μr >μs ,当σr 增大时，零件的可靠度（ B ）A.提高B.降低C.不变D.不定41. 某产品的寿命服从指数分布，若知其失效率λ＝0.002，则该产品的平均寿命为（C ）A.200B.1000C.500D.200042. 要提高可靠性的置信度，不应（B ）A.增加强度的样本容量B.加大强度的标准差C.减少应力的均值D.增加应力的样本容量43. N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，若系统允许 r 台设备失效仍认为正常工作，则该系统的可靠度函数R S 为（B ）A ．R S ＝∑=---n r i i i n i n n R R C )1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(144. N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，若系统允许 r 台设备失效仍认为正常工作，则该系统的可靠度函数R S 为（ A ）A ．R S ＝∑=---n r i i i n i n n R R C )1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(145. 对于2／3表决系统，下列情况中，系统不能正常工作的是（ A ）A ．a 、b 失效，c 正常B ．a 失效，b 、c 正常C ．a 、b 、c 正常D ．a 、b 正常，c 失效46. N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，恰好有r 台设备失效时系统的可靠度为（C ）A ．R S ＝∑=--r i r r n r n R R C 0)1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(147. 根据强度—应力干涉理论可以判定，当强度均值 r 等于应力均值 s 时，则零件可靠度R 的值（C ）A ．小于0.5B ．大于0.5C ．等于0.5D ．等于148. N 个产品进行可靠性试验，在t ～t ＋△t 时间内的失效数为N f (t )，t 时刻的累积失效数N f (t )，则t 时刻的存活频率为（A ）A ．N t N N f )(- B ．N t N f )( C ．tN t N f ∆∆)( D ．t t N N t N f f ∆∆)]([)(- 49. 在t ～t ＋△t 的时间间隔内的平均失效密度f (t )表示（ B ）A ．平均单位时间的失效频数B ．平均单位时间的失效频率C ．产品工作到t 时刻，单位时间内发生失效的概率D ．产品工作到t 时刻，单位时间内发生的失效数与仍在正常工作的数之比50. 设试验数为N 0，累积失效数为N f (t)，仍正常工作数N s (t)，则存活频率是指（B ）A ．0)(N t N fB ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．)()(t N t N s f 二、填空题151. 计算机辅助设计(CAD)是指人们在计算机的 软件和硬件 辅助下，对产品或工程进行设计、绘图、分析计算或编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。
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1 第一节 CAD系统概述 1. 什么是CAD？什么是CAD系统？ CAD是计算机辅助设计的缩写。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显示、输出的一种设计方法； CAD系统：一般把应用于CAD作业的计算机（中、小型或微型计算机等）、软件（计算机的操作系统、图形支撑软件和专业应用软件等）以及外围设备（打印机和绘图仪等），总称为CAD系统；
2. CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面： 1）二维绘图、2）图形及符号库、3）参数化设计、4）三维造型、5）工程分析、6）设计文档和生成报表；
3. 与传统设计方法相比较CAD技术的主要特点有哪些？ 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，促进设计工作规范化、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和查找，修改设计快，缩短了产品设计周期。 5）设计时可预估产品性能。
4. CAD：计算机与人的分工 计算机：信息存储与检索、分析与计算、图形作图与文字处理； 人：在设计策略、逻辑控制、信息组织及发挥经验和创造性方面；
5. CAD是一门综合性应用新技术，它涉及到以下基础技术： 1）图形处理技术、2）工程分析技术、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、
6. 从硬件方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？ 1）集中式主机系统。该系统由一台集中大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。优点是有一个集中的数据库统一管理所有数据。缺点是由于所有软件都存在中集中，一旦主机失误，将影响用户的工作。另一方面，当计算量过大时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待的现象。 2）分布式工程工作站系统。工程工作站系统本身就是一个独立的单独用户CAD系统。也可以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机连成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备。 3）微型计算机系统。它的计算能力和图形处理功能不如工程工作站，但是价格低、使用方便。
第二节 CAD系统的硬件和软件 7. 一个典型CAD系统的硬件一般有哪几部分组成？ 由主机、输入设备、输出设备和存储设备四部分组成。
8. 输入设备的作用是什么？常用的输入设备有哪些？ 输入设备：将字符、平面上或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。 如：操纵杆、跟踪球、光笔、鼠标器、数字化仪、摸感屏和扫描仪等。 用232接口连接的：
9. 输入设备工作原理简介 1） 键盘：由键盘控制数据存入磁盘，然后再输入计算机，适合于大批量数据的输入。 2） 光笔：一种检测装置，它能够将屏幕上的显示状态（明暗变化）转换为电信号，送给计算机。（图） 2
3） 鼠标器：手动输入的屏幕指示装置，一般有2-3个功能键，用来控制和移动光标在屏幕上的位置，以便在该位置上输入图形、字符或从屏幕菜单上选择需要的项目。有光电式和机械式之分。 4） 数字化仪：电磁感应式，静电感应式，超声波式，磁致伸缩式，作用是输入图形，跟踪控制光标位置和选择菜单。 5） 图形扫描仪：直接把图形扫描输入计算机中，以像素信息进行存储表示的设备。工作原理：用光源照射原稿，投射光线经过一组光镜头射到CCD器件上，再经过模/数转换器、图像数据暂存器等，最终输入到计算机，或者图形/文字输出输出设备。（图）
10. 主要图形输入设备比较 光笔 鼠标器 带触笔的数字化仪 优点 1. 能快速输入简单图形 2. 易于实现图形跟踪 3. 出错率低 4. 拾取图形的效率高 1. 高精度和高分辨率 2. 使用方便舒适 3. 有微调能力 4. 使用时运不遮挡屏幕 1. 高精度、高分辨率 2. 适合于人的工作习惯 3. 不遮挡显示屏幕 4. 能完成数字化、拾取、跟踪、手书等多种功能 5. 有微调功能 缺点 1. 与真正的钢笔写字和作图相去甚远，使用起来疲劳 2. 工作时会挡住屏幕上的部分画面 3. 精度低 1. 输入图形时速度低 2. 不适于手书和徒手画图 3. 鼠标器需要专门的工作台面 4. 在操纵杆和跟踪球上难安装开关及功能键 需要专门的工作台面
11. 输出设备的作用是什么？常用的输出设备有哪些？ 输出设备：将计算结果或者输出到屏幕上，或者输出到纸面上。 一类是与图形输入设备相结合，构成具有交互功能的可以快速生成和删改的显示设备；另一类是在纸或其它介质上输出的可以永久保存图形的绘图设备。 常用的输出设备有：显示设备、绘图设备、数据存储设备；
12. 显示设备的分类，光栅扫描式显示器的工作原理及增加清晰度的方法和它的优点。 分类：随机扫描式、存储管式和光栅扫描式；都是基于阴极射线管CRT的原理。 光栅扫描式显示器的工作原理：在CRT中装有水平（行）偏转线圈和垂直（场）偏转线圈，前者产生一个水平磁场，后者产生一个垂直磁场，在其中通以线性变化的电流，因而产生的磁场也是线性变化的。电子束在水平偏转线圈产生的水平磁场作用下，沿着水平方向扫描，称为“水平扫描”或“行扫描” 增加清晰度的方法：一。在水平扫描频率不变的前提下把水平扫描线数量增加一倍，这时只能采用隔行扫描 ，这种方法显示的CAD图形质量不是太好；二。仍然采用逐行扫描但水平扫描频率提高，这种方法在CAD中应用较多，但是其硬件电路复杂。 光栅扫描式显示器优点：不仅可以显示物体的廓线，特征线等所谓的线图形，而且可以显示被多种高度和颜色的像素所填充的所谓面图形，这就使得输出具有真实感的立体图形成为可能。另外，它具有较好的动态性能，因而适宜于做模拟器，成了当前普遍使用的图形显示器。不足之处在于交互操作时的响应还比较慢，输入图形信息也比较慢；另外在显示直线时，线条的阶梯效应解决起来比较麻烦。 512（水平线上的点数）X512（水平线线数）个点；30（帧）X 512 X 512
13. 绘图设备 滚筒式绘图仪、平板式绘图仪、静电式绘图仪 3
14. CAD系统的软件可分为哪三类？其作用各是什么？ 1）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，主要指操作系统和各种计算机语言； 2）支撑软件：指在CAD系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件； 3）专用应用软件：是专门为适应用户特定使用条件需要而开发的软件；
15. 系统软件包括哪些类型的软件？ 操作系统、计算机语言、网络通信及管理软件、数据库及数据库管理软件。
16. 什么是操作系统？它的主要功能有哪些？ 操作系统是对计算机系统硬件及系统配置的各种软件进行全面控制和管理的程序的集合。它负责对计算机系统内的所有资源进行监控，使之协调、高效地工作，是计算机最底层的软件，其它软件都要在操作系统的支持下工作。它具有五方面的管理功能，即内存分配管理、文件管理、外部设备管理、作业管理及中断管理。
17. 机械CAD的支撑软件主要有哪些？其作用各是什么？ 支撑软件从功能上划分可分成三类：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； 基本图形资源软件：这是一些根据各种图形标准或规范实现的软件包，大多是供应用程序调用的图形子程序包或函数库； 二维、三维绘图软件：主要解决零件图的详细设计问题，输出符合工程要求的零件图或装配图。 几何造型软件：主要解决零部件的结构设计问题，存储它们的三维几何数据及相关信息。 工程分析及计算软件： 文档制作软件：可以快速的生成设计结果的各种报告、表格、文件、说明书等；
18. 什么是软件工程？以软件工程方法开发软件，大体要经过哪些主要阶段？ 软件工程是采用工程化的方法进行软件开发。 需求分析和可行性研究阶段，系统功能和系统结构设计阶段，程序设计及编写阶段，软件测试阶段，使用与维护阶段。
第三节 CAD系统的图形处理 19. 图形输出 图形输出的基本形式是屏幕显示和硬拷贝（绘图或打印）； 按其输出的最基本图素类型可分为两类：一类以直线线段为最基本图素，也就是以矢量图素为最基本图素，属于这一类的有随机矢量扫描式显示器和笔式绘图仪。二类以点为最基本图素，也就是以像素为最基本图素，属于这一类的有光栅扫描式显示器和点阵打印机。
20. 什么是用户坐标系、设备坐标系、规格化设备坐标系？在图形程序设计中，采用规格化设备坐标系有什么好处？ 用户坐标系统，是世界坐标系，它是一个符合右手定则的直角坐标系，用来定义用户在二维平面或三维世界中的物体。理论上，世界坐标系是无限大且连续的，即它的定义域为实数域。 设备坐标系：图形输出设备自身都用一个坐标系。它是一个二维平面坐标系，它的试题单位是步长或像素，因此它的定义域是整数域且是有界的。 规格化设备坐标系：采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转换为具体的设备坐标。规格化设备坐标系的左下角（0.0，0.0），右上角（1.0，1.0）。用户的图形数据经转换成规格化设备坐标系中的值，使应用程序与图形设备隔离开，增强了应用程序的可移植性。 4
在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？ 用于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。（2）为了便于图形处理，有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。（3）规格化设备坐标系的取值范围是左下角（0，0），右上角（1，1），其工作范围为0～1。
什么是规格化设备坐标系？在图形程序设计中，采用规格化设备坐标系有什么好处？ 为了便于图形处理，引入一个与设备无关的坐标系，采用一种无量纲的单位代替谁被坐标，当图形输出时，再转换为具体的设备坐标。这就是规范化设备坐标系 2）采用规格化谁被坐标系的好处是：用户的图形数据经转换成规格化设备坐标系中的值。使应用程序与图形设备隔离开，增强了应用程序的可移植性。
21. 窗口与视区是如何匹配的？有何作用？ 窗口：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，而窗口个的部分则被裁掉。 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。视区决定了窗口中的图形要显示于屏幕上的位置和大小。 作用：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。 窗口与视区的匹配，就是将两个矩形区域的点按相对位置一一对应起来。
22. 简述窗口、视区与剪裁的定义及它们的作用。 窗口：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，而窗口个的部分则被裁掉。 剪裁：通过定义窗口和视区，可以把图形的某一部分显示于屏幕上的指定位置，这不仅要进行窗口-视区变换，更重要的是必须要正确识别图形在窗口内部分和窗口外部分，以便把窗口内图形信息输出，而窗口外的部分则不输出。 当然，为适应某种需要变可裁剪掉窗口内的图形，使留出的窗口空白区作文字说明或其它用途。这种处理方法称为覆盖。