CAD特点：规范化，高质量，高效性，交互性，网络化，虚拟化。
CAD基本功能：人机交互，几何造型，计算分析，系统仿真，工程绘图，数据管理。
CAD硬件组成：计算机，图形输入设备，输出设备。
按工作方式和功能分为：检索型，派生型，互交型。智能型。
二维图形基本变换包括：比例，对称，错切，旋转，平移变换，透视变换。全比例变换。
几何造型中常用曲线：Bezier曲线，B样条曲线，非均匀有理B样条曲线NURBS
优化设计：从多种方案中选择最佳方案的设计方法。
一维优化方法主要有：分数发，黄金分割法，二次插值法，三次插值法。
黄金分割法基本原理及解法：等比例缩短区间，通过比较单峰区间内两点的函数值。。。。
常用约束优化方法：遗传算法，惩罚函数法，复合型法
有限元方法的原理：将连续的求解域离散为由有限个单元组成的组合体，以此组合体来模拟和逼近原求解域。
解题思路：化整为零，积零为整，把复杂的结构看成有有限个单元组成的整体。
弹性力学中的基本方程有：平衡方程，几何方程，物理方程，边界条件
第一章 现代设计学
现代设计特征：
(1)以计算机技术为核心：
无纸化设计；
三维“产品模型”表示；
先进设计、分析方法；
并行设计方式；
CAD，CAPP，CAM，CAE一体化；
企业管理水平提高；
企业之间优势互补和资源共享。
(2)以设计理论为指导：
以理论指导为主、经验为辅。
现代设计基本原则：功能满足原则、质量保障原则、工艺优良原则、经济合理原则、社会使用原则。
设计过程模型的支配因素：时间T、质量Q、成本C、环境E。
设计过程模型的分类：按支配因素分类有：顺序过程模型、设计为中心的模型、并行设计模型、动态过程模型。
现代设计方法分类：实名称谓法、计算机辅助设计法、分段设计法。
第二章 逆工程设计方法
逆工程设计：通过从各种方式获得的实物模型中抽取数据进行再设计的一种开发模式，包括现有产品的修改、破碎零件的重构和工业检测。
为何车身设计中较多使用逆工程设计：在自动化制造领域常涉及大量复杂曲面设计制造与检测，车身设
计中也广泛采用从车身油泥模型中取三维数据并作为各车身片制作模具的原始加工依据的逆设计方法。逆工程设计以三维表面测量和表面重构为核心，大幅提高产品数据建模效率，更准确快捷地用计算机模型反映设计师的设计意图。
逆工程设计基本步骤：数据采样、数据分析、数据恢复及修补、原始部件的分解、模型信息处理及CAD模型
建立、部件装配、产品功能模拟、再设计。
坐标测量机的分类：
接触式：机械手、坐标测量机；
非接触式：光学测量机、声学测量机、磁学测量机。
逆工程曲面建模的两种方法：
按照NURBS曲面建模要求精心规划测量方案及数据预处理工作，采用通用CAD/CAM系统完成；
采用专用CAD逆工程CAD软件完成初步建模，再交给CAD/CAM系统完成后续设计与建模工作。
逆工程软件有：SDRC系列中的Imageware Surface和Imageware Verdict。
点处理过程：读入点阵数据；将分离的点云对齐；去除噪点；规划如何创建曲面；曲面检查与光顺。
曲线创建过程：决定曲线类型；创建曲线；诊断和修改曲线。
曲面创建过程：决定曲面类型；创建曲面；实时曲面诊断；动态曲面修改；曲面连续性管理；扫描数据处理。
Class1曲面：通常都是曲率连续面，且要求曲面上控制点必须非常均匀整齐排列。Class1曲面判定标准是在保证数学条件基础上捕捉设计师在油泥模型上的意图，并非完全重现油泥模型。
第三章 虚拟现实技术
虚拟现实：是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统，虚拟世界由计算机生城，通过视、听、触觉等使用户产生身临其境的感觉。
虚拟现实的特征：交互性、沉浸感、想象。
虚拟现实的常用设备：
输入：三维鼠标、手持式操纵器、力矩球、数据手套、数据衣、语音识别；
输出：立体声耳机、立体眼镜、头盔式显示器；
开发软件：OpenGL、CAD、3DS-MAX等。
虚拟现实观察方法：红蓝眼镜法、液晶眼镜法、头盔显示器法。
红蓝眼镜法：
原理：通过颜过滤的方法使人左右眼分别观察到不同的图像从而产生立体效果。
优点：造价低、设备简单易实现。
第四章 并行工程
串行工程：采用递阶结构，各阶段工作按顺序进行，一个阶段完成后下一个才开始，各个阶段依次排列且都有自己的输入输出。缺点：设计改动量大、开发周期长、成本高。
并行工程：集成地、并行地设计产品及其相关各种过程的系统方法，在设计之初就考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。
并行工程、并行设计的关系：并行工程的核心是并行设计。
并行工程体系结构：由过程管理、工程设计、质量管理、生产制造、支持环境五个分系统组成。
并行工程特点：基于集成制造的并行性；并行有序；组协同；面向工程的设计；计算机仿真技术。
计算机仿真技术的内容：过程仿真(APS)、加工过程仿真(MPS)、生产计划调度仿真(PPDS)。
面向工程的设计包括：面向制造的设计(DFM)、面向装配的设计(DFA)、面向质量的设计(DFQ)、面向成本的设计(
DFC)。
第五章 几何造型技术
线框造型：计算机图形的最基本表达，也是最简单的三维造型方法。
优点：模型容易处理；数据结构简单，数据量小；绘图显示速度快；容易得到投影视图。
曲面造型：通过对实体的各个表面进行描述而构造实体模型的建模方法。
曲面造型原理：根据给定的离散数据构造光滑过度的曲面，所构造的曲面将逼近或通过这些离散点。
曲面造型特点：能较完整地定义三维立体的表面，所能描述的零件范围广，特别适用于具有多种曲面构造的物体。
曲面造型方法：二次曲面、扫描曲面、直纹曲面、孔斯曲面、贝齐尔曲面、B样条曲面、NURBS曲面。
实体造型：是以基本实体体素采用并、交、差等组合运算来构成三维物体的建模方法。
几何体素法(CSG法)：是一种用体素品和构成物体的方法。
特点：a.强调记录各体素运算前的原始状态；b.只表示物体隐式模型，不反映物体边界信息和三维点集对应关系；c.体素均为正规集，运算封闭；d.用户输入量少，存储紧凑；e.输出时要转换成边界表示法。
特征：以实体造型为基础，一组与零件描述相关的信息集合。(诸如形位公差、尺寸公差、表面粗糙度、材料性能等。)
特征造型：是以实体造型为基础，在几何信息上添加制造信息，从设计和制造方面完整表达产品信息的造型方法。
特征的分类：形状特征、精度特征、管理特征、技术特征、材料特征、装配特征。
参数化特征造型：将参数化思想用到特征造型中，用尺寸驱动或变量设计方法定义特征并进行类似操作的造型方法。
特点：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。
第六章 快速原型技术
快速原型技术：是一种借助CAD或用反求法采集得到零件几何与材料信息，从而获得目标原型概念或数字化模型，输入机电集成制造系统，通过逐点逐面的材料三维堆砌成型，经处理后在外观、强度、性能上达到设计要求的快速成型方法。
快速原型技术的具体过程：三维模型的构造、表达、切片处理。
典型快速原型制造技术：立体印刷成型、熔融沉积成型、三维喷涂粘结、选择性激光烧结、叠层实体制造等。
第七章 专家系统技术
专家系统：是把专门领域中若干人类专家的知识与思考、解决问题的方法以适当形式存储在计算机中，使计算机能在推理机的控制下模拟人类专家去解决问题，在一定范围内取代专家或起专家助手的作用。
常见知识表示模式：一阶谓词逻辑表示法、语义网络表示法、框架表示法、过程表示法、面向对象表示法、产生式表示法以及一些不确定性知识的表示法。
专家系统基本
结构：知识库、数据库、推理机、解释机制、知识获取结构、用户界面。
专家系统解决的问题：专家系统的出现，催生了新的CAD系统——CAD专家系统，它具有一定的智能，能提出并选择设计方法与策略，使计算机能支持设计过程的各个阶段，尽量减少人的干预，使设计能自动进行。实现对一些重要问题提供具有专家水平的解答和设计的计算机应用系统。
第一章 计算机辅助设计（CAD）
1. 什么是 CAD？什么是 CAD 系统？
（1）CAD 是指人们在计算机软件、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。
（2）CAD系统是一般把应用于 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、图形支撑软件和专用应用软件等）及外围设备（打印机和绘图仪等），总称为 CAD系统。
2.为什么CAD系统大都采用人—机交互方式工作?
答：CAD不是完全的设计自动化。实践经验证明，完全的设计自动化是非常困难的。CAD是将人的主导性与创造性放在首位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机的结合起来，从而提高设计质量、缩短设计周期、降低设计费用。因此，人机交流以及人机交互工作方式是CAD系统的显著特点。
3.CAD技术在机械工业中有哪些主要应用？结合你用过或见过“CAD的应用”举一例说明。
答：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） 设计文档及生成报表比如，现代数控加工程序的编制。
4.与传统的设计方法相比，CAD技术的主要特点有那些？
答：CAD技术的主要特点有以下几个方面：（1）制图速度快（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，修改设计快，缩短了产品的设计周期。 （5）设计时可预估产品的性能。
5.结合实际应用说明CAD的工作过程？
答：例如利用CAD设计一个零件的过程：（1）定义产品的几何 模型，进行零件的形状设计，一般用实
体造型的方法建立零件的立体图形。 （2） 转换为具体的数据（3）根据后续工作抽取模型中的数据进行处理（3）进行工程分析及计算（4）进行详细设计（5）编制全部设计文档、输出工程图。
6.从硬件配置方面看，CAD系统大致分为几种类型？每种类型的特点如何？
答：根据CAD系统中配置的计算机硬件进行分类
，这是目前最常用的分类方法：（1）集中式主机系统。该系统由一台集中的大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。优点：有一个集中的数据库统一管理所有的数据。缺点：①由于所有软件都存在主机里，一旦主机失误，将影响用户的工作②当计算量过大时，系统响应变慢，甚至出现个别终端等待现象。（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用户CAD系统，也可以以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机联成网络。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：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。
7.企业采用CAD技术好处和风险有哪些？为什么短期内效果不著？
答：采用CAD技术的好处是能够提高设计质量、缩短设计周期、降低设计成本，从而加快了产品更新换代的速度，使企业保持良好的竞争能力。但会给企业带来一定的风险和问题，如投资大，需要投入一大
笔资金购买软件、硬件及支付培训和开发费用；一般不能在短时间内产生效益；还有需要一批掌握CAD技术的、具有良好的素质的工程技术人员队伍，对原有的技术人员需要培训，这也是影像企业是否采用CAD技术的一个重要因素。
与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些？
答：数据库系统的主要特征：（1）实现数据共享，减少数据冗余（2）数据存储的结构化；（3）增强了数据的独立性；（4）加强了对数据的保护。
8.简要叙述CAD到目前为止的大体发展过程。你认为CAD技术今后发展方向有哪些？
答：CAD技术发展的历史大致如下：（1）第一代CAD系统出现于50年代末60年代初，美国学者提出了著名的Sketch—pad系统，为交互式图形学和CAD技术奠定了基础。（2）第二代CAD系统始于70年代，出现了将CAD硬件与软件配套交付用户使用的“交钥匙系统”，大多数还是16位机上实现的三维线框系统及二维绘图系统，只能解决一些简单的产品设计问题。（3）第三代CAD系统始于80年代，在设计与制造方面做到了将设计与制造的各种各样的要求结合起来，导致了新理论、新算法的大量涌现。（4）进入90年代，实体造型、特征造型、曲面造型、真实感图形显示等技术飞速发展。各种功能强大的造型软件相继出现。（5）现在，CAD技术仍在向前发展，在国外有人称它为“下一代CAD系统”，这是一种支持新产品设计的综合性环境支持系统，它能全面支持异地的、数字化的、采用不同设计哲理与方
法的产品设计工作。
9.一个典型的CAD系统的硬件一般有哪几部分组成
？各部分的作用是什么？
答：一个典型的CAD系统基本硬件组成，一般由主机、输入设备、输出设备和储存设备四部分组成。（1）中央处理器CPU是控制和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置，是系统的核心。（2）输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。“定位”是确定和控制光标在屏幕图形上的位置，“拾取”是选取屏幕图形上的某一内容。理想的图形设备应兼有上述两种功能。（3）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。（4）数据储存设备主要指外储存器，是用来储存大量的暂时不用而等待调用的程序和数据的装置。
10.输入设备的作用是什么？常用的输入设备有哪些？
答：输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。
建模方法常用的输入设备有：键盘、光比、鼠标器、数字化仪、图形扫描仪。
11.简单说明光笔、鼠标器、数字化仪、图形扫描仪的工作原理？
答：（1）光笔是一种检测装置，它能将屏幕上的显示状态（明暗变化）转换为电信号，送给计算机。
（2）鼠标器是一种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、字符或屏幕菜单上选择需要的项目。它有机械式和光电式之分。机械式鼠标器在底部装有两个相互垂直的滚轮，有两个电位计分别与滚轮相连，当鼠标在桌板上滚动时，电位计记录在x和y方向的增量，经转换成数字信号后送入计算机，就可移动光标。光电式鼠标器则是利用光学传感机构跟踪屏幕上的光标。鼠标器只提供运动的增量，而不依赖于一个给定的坐标原点作为起始位置的参考（3）数字化仪因制作原理不同，有四种结构形式：电磁感应式、超声波式及磁致伸缩式。（4）图形扫描仪是直接把图形扫描输入到计算机中，以像素信息进行存储表示的设备。CCD扫描仪工作原理如下：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/文字输出设备。
12.输出设备的作用是什么？常用的输出设备有哪些？
答：（1）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。（2）常用的输出设备可以分为两大类：一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图形的显示设备；二是在纸或在其它介质上输出的可以永久保存图形的绘图设备。
14.如何提高光栅扫描显示器的分辨率？
答：为了提
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