计算机辅助设计与制造
课程复习内容
第一章：CAD/CAM/CAE/CAPP/CIMS…等计算机辅助技术的定义；
CAD:设计绘图的
CAE:分析仿真的
CAPP:工艺选择的
CAM:指导制造的
1.CAD/CAM系统工作过程中涉及到的CAD基础技术、软件体系结构和硬件
系统组成；
支撑软件通常分为：计算机图形系统、工程绘图系统、几何建模软件、有限元分析
软件、优化方法软件、数据库系统软件、系统运动学与动力学模拟仿真软件
2.CAD/CAM系统应具备哪些主要功能；
几何建模、计算分析、工程绘图、结构分析、优化设计、工艺规程设计、数控功能、模拟仿真、工程数据库（9大功能）
3.常用CAD/CAM软件举例。

1、Pro/E
2、UG NX
3、CATIA
4、SolidWorks
5、SolidEdge
6、Inventor
7、MasterCAM
8、SurfCAM
9、EdgeCAM
第二章：
1.图形的定义，图形的表示方法；
计算机图形学中所研究的图形是从客观世界物体中抽象出来的带有灰度
或色彩、具有特定形状的图或形。

1、点阵表示
2、参数表示
2.计算机图形应用系统应具有的基本功能；
运算功能。

它包括定义图形的各种元素属性，各种坐标系及几何变换等。

数据交换。

它包括图形数据的存储与恢复、图形数据的编辑以及不同系统之间的图形数据交换等。

交互功能。

它提供人—机对话的手段，使图形能够实时地、动态地交互生成。

输入功能。

它接收图形数据的输入，而且输入设备应该是多种多样的。

输出功能。

它实现在图形输出设备上产生逼真的图形
3.坐标系与齐次坐标的作用；齐次坐标表示图形的优越性。

在图形学中，在实现图形变换时通常采用齐次坐标系来表示坐标值，这样可方便地用变换矩阵实现对图形的变换。

所谓齐次坐标表示法就是由
n +1维矢量表示一个n 维空间的点。

4. 常见定义自由曲线和曲面的方法；
这种定义曲线和曲面的方法有插值、拟合或逼近。

5. 比较B 样条曲线与Bezier 曲线的特性；
Bezier 曲线的特性:
1.具有权性:
2.曲线的起点为特征多边形的第一点，终点为特征多边形的最后一点。

3.起点处的切向量为特征多边形的第一条边向量，终点处的切向量为特 征多边行最后一边的边向量。

4.不能进行局部修改。

与Bezier 曲线相比较，B 样条曲线有如下不同：
Bezier 曲线的阶次与控制顶点数有关，而B 样条的基函数次数是与控制 顶点无关。

这样就避免了Bezier 曲线次数随控制点数增加而增加的不 足。

Bezier 曲线所用的基函数是多项式函数，B 样条曲线的基函数是多项式 样条。

Bezier 曲线缺乏局部控制能力，而B 样条曲线的基函数Ni,k(t)仅在某 个局部不等于零，于是改变控制点Pi 也只对这个局部发生影响，使B 样条曲线具有局部可修改性，更适合于几何设计。

6. 掌握二维图形几何变换矩阵的运算（比例、对称、旋转与平移）； 举例：写出一个平面图形相对于坐标轴任意一点（x,y ）旋转的变换矩阵
⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--10100011000cos sin 0sin cos 1010001y x y x θθθθ
第三章：
1. 线框模型、表面模型与实体模型的表示方法及其特点。

线框模型是由物体上的点、直线和曲线组成。

特点：很好的交互作图性 能，数据结构简单、运算速度快但表示图形不确切。

表面模型是以物体的各个表面为单位来表示其形体特征的。

特点：利用 表面模型，可以对物体作剖面、消隐、着色等处理，并可进行表面积计 算、曲面求交、数控刀具轨迹生成和获得数控加工所需要的表面信息等
（x,y ）
工作。

但并未指出物体是实心还是空心的。

实体模型是三维形体几何信息的计算机表示。

实体模型数据结构复杂，
不仅记录了全部的几何信息，而且记录了点、线、面、体的拓扑信息。

2.常用三维实体造型的方法有那些。

单元分解法；空间枚举法；参数形体调用法；扫描表示法；构造实体几何法；边界表示法。

3.三维模型CSG树的表达。

4.参数化、变量化造型的主要技术特点、联系与区别。

第四章（部分内容为自学）
1.CAE软件对产品性能进行分析时，一般要经历的步骤
1、前处理：应用图形软件对工程或产品进行实体建模，建立有限元分
析模型;
2、有限元分析：对有限元模型进行单元分析、有限元系统组装、有限
元系统求解以及有限元结果生成;
3、后处理：根据工程或产品模型与设计要求，对有限元分析结果进行用
户所要求的加工、检查，并以图形方式提供给用户，辅助用户判定计算结果与设计方案的合理性。

2.有限元的定义；
有限元法（Finite Element Method，FEM）是一种数值离散化方法，根据变分原理进行数值求解。

3.有限元原理的基本思想；
对整体结构进行结构分析和受力分析的基础上，对结构加以简化，利用
离散化方法把简化后的连续结构看成是由许多有限大小、彼此只在有限个节点处相连接的有限单元的组体。

然后，从单元分析入手，先建立每
个单元的刚度方程，再通过组合各单元，得到整体结构的平衡方程组（也称总体刚度方程），最终引入边界条件并对平衡方程组进行求解，便可得到问题的数值近似解。

4.有限元分析的步骤。

1、整体结构分析和受力分析;
2、对整体结构进行简化
3、离散化处理;
4、单元分析;
5、整体分析;
6、引入边界条件求解。

5.有限元离散化处理中单元选择的原则和单元类型P89
单元选择的原则：
⑴所选单元类型应对结构的几何形状有良好的逼近程度。

⑵要真实地反映分析对象的工作状态。

⑶根据计算精度的要求，并考虑计算工作量的大小，选用线性或高次单
元
单元类型：杆、梁单元、板单元、多面体单元、薄壳单元
6.ANSYS分析过程包括的阶段和各阶段任务 P100
⑴前置处理模块。

前置处理用于定义求解所需的数据。

用户可以选择坐
标系统、单元类型、定义实常数和材料特性、创建或读入几何模型并对
其进行网络划分、划分节点和单元。

⑵求解模块。

它包括施加载荷选项和求解选项。

⑶后置处理模块。

他可以通过友好的用户界面获得求解过程的计算结果，
包括查看分析结果、检验结果。

第五章：（部分内容为自学）
1.数字化仿真技术定义。

数字化仿真技术出自对系统的研究，是通过用系统模型对真实系统或设计中系统进行试验，以达到分析、研究和设计该系统的目的。

2.数字化仿真的目的、分类。

目的：对现有系统或未来系统的行为进行再现或预先把握。

分类：数学仿真、半物理仿真、全物理仿真。

3.虚拟样机技术的核心 P114
核心是机械系统运动学、动力学和控制理论，同时紧密结合了三维计算机图形技术和基于图形的用户界面技术，另外也与计算机硬件、软件技
术的发展程度密切相关，计算机硬件的性能对虚拟样机的分析计算、仿
真结果有着极大的影响和制约作用
ProE部分
[1]了解PRO/E中各种文件格式及其模板；熟悉pro/e中草绘、三维建模，装
配、工程图绘制等模块中常见图标按钮的含义。

[2]熟悉proe中常见快捷键、鼠标操作及键鼠组合操作。

[3]掌握ProE 草绘中几何元素绘制、尺寸标注与修改、几何约束命令的含义、
操作过程和方法；
[4]掌握proe新建工程图的步骤、各种视图的种类、工程图的一般配置。

（掌握
proe装配体过程的步骤、装配约束的含义。

[5]掌握ProE 3D常用操作、命令：
（1）拉伸、旋转、孔（简单孔和标准孔）、斜角、圆角、加强肋、扫描、混合（平行和旋转）、螺旋以及阵列特征的创建过程与方法；
（2）proe创建基准平面、基准轴线的方法；
（3）ProE界面中菜单常用命令、工具按钮与鼠标操作；
（4）对某三维造型，列出其在ProE中建模的主要步骤，如下例；
ProE考试回答举例（注：非实际考题难度）:
第一步：选择拉伸特征，用加材料方式――选front面为绘图平面――参考平面为默认Right面向右――转到前视图草图环境――绘2D图形（如图1），打勾完成2D绘制――输入沿绘图平面向前的拉伸深度－－完成绘制拉伸，如图2.
图1 图2
第二步：选择孔特征，标准孔方式，选择M10*2.5，有沉孔，修改孔形状，并放置在前拉伸模型的面1上，以……为基准线……
第三步：…
[6]掌握将3D零件如图1创建出主视图、俯视图、侧视图的步骤。

第一步：选择绘图视图的一般视图――在工作区选择视图放置的位置双击鼠标――设置视图投影的方向选择为FRONT――最后设置视图的显示为线框。

第二步：….。