能源与动力装置CAD技术要点.docx

第一章绪论CAD的含义及其涵盖的主要技术CAD（Computer Aided Design）计算机辅助设计。工程技术人员以计算机软、硬件系统为工具，用各自的专业知识（包括设计方法和设计技术）对产品或工程进行一系列设计活动的总称。CAD涵盖的技术:1. 计算机辅助绘图CAD2. 计算机辅助工程CAE3. 计算机辅助制造CAM4. 产品数据管理PDM5. 逆向工程RE6. 产品可视化PVCAD系统的优越性体现在哪些方面？1. 从经济效益看提高设计效率，缩短设计周期部门间的交流快速、可靠2. 从技术层面看提高设计质量：图纸、模型更准确设计、分析与优化的工作模式统一有利于产品标准化、系列化和通用化CAD技术发展的四次革命分别是指什么？a. “贵族化”的曲面造型系统（20世纪70年代）b. 生不逢时的实体造型技术（20世纪80年代）c. 一鸣惊人的参数化技术（20世纪80年代末）d. 更上层楼的变量化技术（20世纪90年代初）CAD系统经历的三个发展阶段。a.集中式系统b.分离式系统c.分布式系统CAD系统的软件组成可分为三个层次。1. 系统软件 2. 支撑软件 3. 应用软件现代CAD技术的发展趋势1. 集成化2. 网络化3. 并行协同化4. 智能化5. 可视化6. 混合建模7. 标准化第二章计算机绘图基础三种直线段扫描转换算法的基本原理及其优缺点各是什么？DDA算法：从x的左端点x0开始，向x右端点步进。步长=1(个象素)，计算相应的y坐标y = kx + b；取象素点( x, round(y) )作为当前点的坐标。优点：增量算法；直观、易实现缺点：有浮点数取整运算中点画线法：当前象素点为(xp, yp) ，则下一个象素点为P1或P2。设M=(xp+1, yp+0.5)，为p1与p2之中点，Q为理想直线与x=xp+1垂线的交点。将Q与M的y坐标进行比较。a. 当M在Q的下方，应则P2为下一个象素点；b. 当M在Q的上方，应取P1为下一个象素点；c. 当M与Q恰好重合，则约定取P1为下一个象素。优点：只有整数运算，不含乘除法Bresenham算法：过各行各列象素中心构造一组虚拟网格线。按直线从起点到终点的顺序计算直线与各垂直网格线的交点，然后根据误差项的符号确定该列象素中与此交点最近的象素。优点：整数运算，速度快，精度高图形输出包括哪两个方面？图形输出包括图形的显示和图形的绘制图形显示指的是在屏幕上输出图形；图形绘制通常指把图形画在纸上，也称硬拷贝。平面几何投影可分为哪两类？透视投影投影中心到投影面之间的距离是有限的平行投影投影中心到投影面之间的距离是无限的变换矩阵各个元素的功能？教材P46点P绕点C逆时针旋转，求新点P*的坐标教材P52第三章 自由曲线曲面的数学描述曲线曲面的分类？规则曲线曲面由已知曲线或曲面的简单数学方程所生成的曲线曲面称为规则曲线曲面自由曲线曲面无法用数学方程描述的曲线曲面称为自由曲线曲面在曲线曲面描述中常用到三种类型的点？特征点用来确定曲线曲面的形状，但不一定经过该点型值点用来确定曲线曲面的形状，曲线曲面经过该点插值点为了提高曲线曲面的精度，在型值点之间插入的点曲线曲面的表示可分为哪三种？分别用直线来举例说明。a. 显式表示： y=f(x) y=kx+bb. 隐式表示: f(x,y,)=0c. 参数方程： x=x(t) y=y(t)曲线参数化表示的形式分哪两种？曲线曲面参数化表示的优点？1. 矢量表示形式 2. 矩阵表示形式参数化表示的好处:1.有更大的自由度来控制曲线、曲面的形状2.易于用矢量和矩阵表示几何分量，简化了计算3.便于处理斜率为无限大的问题4.设计或表示形状更直观，许多参数表示的基函数如Bernstein基函数和B样条基函数，有明显的几何意义5. 规一化的参数变量t0, 1，使其相应的几何分量是有界的，不必用另外的参数去表示边界已知直线段的端点坐标分别是P1，P2，求此直线段的参数表达式。P(t)=p1+(p2-p1)t t0,1因此：x(t)=x1+(x2-x1)t y(t)=y1+(y2-y1)t t0,1Bezier曲线作图法的基本原理及步骤。教材P65已知三次Bezier曲线上四个点分别为：Q0，Q1，Q2，Q3，反求其控制顶点。教材P71第四章几何造型技术、特征造型技术计算机中描述形体的三维模型主要有哪三种?数据结构特点各是什么？线框模型、表面模型和实体模型实体模型表示方法分为哪三类？（1）边界表示（Boundary Representation）也称BR表示或B-rep表示按照体面环边点的层次，详细记录了构成形体的所有几何元素的几何信息及其相互连接的拓扑关系。（2）构造表示通常有扫描表示、构造实体几何表示和特征表示三种。（3）分解表示将形体按某种规则分解为小的更易于描述的部分，每一小部分又可分为更小的部分，这种分解过程直至每一小部分都能够直接描述为止画出翼边数据结构的结构组成，说明该数据结构中所包含的数据信息。结构图见P102它用指针记录了每一边的两个邻面（即左外环和右外环）、两个顶点、两侧各自相邻的两个邻边（即左上边、左下边、右上边和右下边），用这一数据结构表示多面体模型是完备的，但它不能表示带有精确曲面边界的实体。边界表示法中描述形体的信息包括哪两部分？几何信息（Geometry）：描述形体的几何元素性质和度量关系，如位置、大小、方向、尺寸、形状等信息犹如附着在“骨架”上的肌肉；拓扑信息（Topology）：描述形体的几何元素（顶点、边、面）之间的连接关系，形成物体边界表示的“骨架”举例说明B-rep表达和CGS表达。无特征的定义、作用和分类？通用定义：特征就是任何已被接受的某一个对象的几何、功能元素和属性，通过它们可以很好地理解该对象的功能、行为和操作。更为严格的定义：特征就是一个包含工程含义或意义的几何原型外形。特征的作用1.表示设计意图2.简化传统CAD系统中繁琐的造型过程3.从高层次上对具体的几何元素如点、线、面进行封装特征的分类1.从产品功能上，可分为：形状特征、精度特征、技术特征、材料特征、装配特征、附加特征；2.从产品整个生命周期来看，可分为：设计特征、分析特征、加工特征、公差及检测特征、装配特征等；3.从复杂程序上讲，可分为：基本特征、组合特征、复合特征。工程数据库的特点？1.数据模型复杂，数据类型丰富多样2.需要合适的、灵活的数学模型3.信息动态地生长和增长4.支持交互式的反复试探性设计5.支持工程长事务处理6.提供严格的约束管理及多卷数据共享7.兼容性、可扩展性和集成性CAD系统之间的数据交换标准是哪三种？DXF图形数据文件（Drawing eXchange File）IGES初始化图形交换规范（Initial Graphics Exchange Specification）STEP产品模型数据交换标准（Standard for the Exchange of Product model Data）