CAD2013复习题CAD的定义：CAD是计算机辅助设计（Computer Aided Design）的简称,是用硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法和技术，是在计算机环境下完成产品的创造、分析和修改，或工程的设计、修改和完善，以达到预期设计目标的过程，是综合了计算机与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科CAD的功能（在工程设计中的作用）CAD技术的应用对于提高产品的设计效率和设计质量，增强产品的市场竞争力具有重要的作用1）信息提供。

CAD系统一般都有图形库和数据库，并且可以分通过网络与其他大型信息库相连，因此，在设计需求分析阶段，设计师可以借助CAD系统查询所需的市场需求信息和各种与该产品设计制造有关的技术信息，从而对产品的功能、经济性和制造要求等封面的可行性做出科学的估计。

2）决策支持系统。

在概念设计过程中，需要用到专家的知识、经验及创造性思维，可以应用人工智能中的专家系统技术建立决策支持系统，从而很好地解决结构方案选择等概念设计问题。

3）几何造型。

利用计算机技术，有效地将一些简单的几何形体组合成较复杂的立体，即在计算机屏幕上交互地构造和修改设计对象形体，并在计算机内建立三维几何模型。

这种技术的采用，可以使设计师的感觉、空间想象能力和表现能力都得到延伸。

通过几何造型，人与计算机之间可以实现图形信息的双向交流，设计师可面对屏幕上逼真的三维图形，探索各种解决设计问题的方案。

利用这种技术，可以把图形显示与结构分析、仿真模拟、评价等组合成一个有机的系统，设计师可对模型进行反复而又快速地分析、评价和修改，直至达到满意的结果。

4）工程分析。

CAD的基础技术，包括有限元分析、优化设计方法、可靠性设计方法、物理特性（如面积、体积、惯性矩等）计算、机械系统运动学和动力学分析、计算机模拟仿真以及各行各业中的工程分析问题等。

5）评价决策。

对设计的结果进行分析评价，判断设计是否满足设计的要求，若不满足设计要求，须进行相应的修改或再设计，直到满足设计要求为止。

6）图形和文字处理。

利用图形支撑软件进行二维图形绘制和三维建模，并进行图形问价的输入和输出。

利用文字编辑排版软件进行设计文档操作，如工艺指导文件、设计说明书和产品说明书等。

CAD技术的优越性(1)可以提高设计效率，缩短设计周期，减少设计费用。

(2) 为产品最优设计提供了有效途径和可靠保证。

(3) 尺寸准确，改图方便。

(4) 利于设计工作的规范化、系列化和标准化。

(5) 可为计算机辅助制造和检测（CAM，CAT）提供数据准备。

(6) 有利于设计人员创造性的充分发挥CAD技术的发展趋势1、集成化：为适应设计与制造自动化的要求，特别是适应CIMS的要求，进一步提高CAD的集成化水平是CAD技术发展的一个重要方向。

2、智能化：传统CAD技术在工程设计中主要用于计算分析和图形处理等方面，对于概念设计、评价、决策及参数选择等问题的处理却颇为困难，因为这些问题的解决需要专家的经验和创造性思维。

因此将人工智能技术、知识工程技术与CAD技术结合起来，形成智能化CAD是工程CAD发展的必然趋势。

智能CAD需解决三个问题：1.设计知识模型的表示与建模方法，2.知识利用3.ICAD的体系结构3、标准化：随着CAD技术的发展，工业标准化问题越来越显示出其重要性。

迄今为止已制定了许多的标准，如计算机图形接口标准。

此外，在航空、航天、汽车等大的行业，针对某种CAD软件的应用也以及制定了行业的CAD应用规范。

4、网络化：随着科学技术和经济水平的发展，近几十年来把不断出现超大型项目和跨国界项目，需要协同设计。

协同设计需要多学科专家的协同工作，而实现这一协作的基础就是计算机网络和多媒体技术。

CAD系统硬件设备组成由主机（包括中央处理器与内存储器）和外围设备（外存储器,输出设备，输入设备，图形显示设备组成）常用输入设备键盘鼠标器数字化仪扫描仪数码相机常用输出设备显示器、绘图仪、打印机等CAD软件系统包括哪几个层次？系统软件包括操作软件（UNIX、Windows NT/2000/XP等）和编译系统（FORTRAN、PASCAL、C/C++、Visual Basic、Visual LISP等语言）；支撑软件：图形处理软件（CGI、GKS、OpenGL等）、工程分析与计算软件、模拟仿真软件、数据库管理系统（PDM等）、计算机网络工程软件、文档制作软件；应用软件：CATIA、Pro/ENGINEER\AutoCAD等。

处理工程数据的3种方法及各自的优缺点？程序化处理优点：程序与数据结合在一起;缺点：数据无法共享，增大程序长度编程时需要考虑数据的存放和管理，程序高度依赖于数据文件化处理优点：数据与程序作了初步的分离，实现了有条件的数据共享缺点：文件只能表示事物而不能表示事物之间的联系；文件较长；数据与应用程序之间仍有依赖关系；安全性和保密性较差数据库管理优点：数据共享；数据集中；数据结构化，既表示了事物，又表示了事物之间的联系；数据与应用程序无关；安全性和保密性好。

数表的程序化处理方法（2种）程序化即在应用程序内部对数表和线图等进行查询、处理或计算。

具体处理方法有以下两种：1.将数表中的数据或线图经离散化后，以一维、二维或三维数组形式存入计算机，用查表或插值的方法检索所需的数据。

2.将数表或线图拟合成公式，编制成计算程序，再利用程序计算出所需要的数据。

插值法的基本思想:在插值点附近选择几个恰当的节点，过这些节点构造一个简单的函数。

在插值点确定的区间上近似用构造函数替代原来的函数，则插值点处的函数值可以用构造函数的值来代替。

直线插值和抛物线插值的区别线性插值计算方便，应用较广，但由于是用直线代替曲线，因而一般适用于插值区间[xi, xi+1]较小，且f(x)在[xi, xi+1]上变化比较平缓的情况。

否则线性误差可能会很大。

抛物线插值由3点确定，直线插值由2点确定，抛物线插值更为精确线图程序化的方法（3种）1、线图的公式化处理；2、讲线图离散化为数表；3、用曲线拟合方法求出线图的经验公式，将公式编入程序。

计算机图形处理系统的基本功能：计算、存储、输入、输出、交互图形的基本处理流程1、利用图形输入设备将图形输入到计算机中；2、对图形进行各种变换（如几何变换、投影变换）和运算（如图形的并、交、差运算等）；3、将图形转换成图形输出系统接受的表示形式输出 窗口、视区的定义窗口:在世界坐标系中定义的一个(矩形)区域,该区域内的对象将予以显示.视区:在设备坐标系中定义一个(矩形)区域,所有在窗口内的对象都将显示在该区域中.AutoCAD 图层特点1.在一幅图中可以指定任意数量的图层。

系统对图层数和每一图层上的对象数均没有限制。

2．每一图层有一个名称，加以区别。

当开始绘制一幅新图时，AutoCAD 自动创建名为0的图层，为AutoCAD 的默认图层，其余图层由用户定义。

3.一般情况下，同一图层上的对象具有相同的线形、颜色。

用户可以改变个图层的线形、颜色等特性。

4.AutoCAD 允许建立多个图层，但只能在当前图层上绘图。

5.各图层具有相同的坐标系、绘图界限和显示缩放倍数。

6.可以对位于不同图层上的图形对象同时进行编辑操作。

7.可以对个图层进行打开、关闭、冻结、解冻、锁定与解锁等操作，以决定各图层的可见性和可操作性。

AutoCAD 常用的绘图功能和图形编辑功能常用绘图命令:LINE 绘制直线段POLYGON 绘制3～1024边的正多边形RECTANG 绘制矩形CIRCLE 绘制圆 ELLIPSE 绘制椭圆常用编辑命令:ERASE (删除) 删除选择集中的图形COPY (复制) 将选择集中的图形复制到指定的位置MIRROR （镜像）对选择集中的图形进行对称(镜像)变换。

MOVE （移动） 将选择集中的图形移动到指定的新位置ROTATE （旋转）将选择集中的图形绕定点旋转一定角度SCALE （缩放）将选择集中的图形在X 和Y 方向上按相同的比例系数放大或缩小STRETCH （拉伸） 将选中图形的某一部分拉伸、移动和变形，其余部分保持不变LENGTHE （长度） 改变开放对象的长度或角度TRIM （修剪）用指定的剪切边修剪所选定的实体EXTEND （延伸）使所选对象延伸至指定的边界上BREAK （打断）将直线段、圆、圆弧、多义线等分为两段FILLET （倒圆角）对直线、多义线、构造线等建立倒圆角CHAMFER （倒直角）对直线、多义线、构造线等建立倒角EXPLODE （分解）将块、尺寸分解为单个实体，使多义线失去宽度AutoCAD 基本功能：平面绘图；绘图辅助工具（对象捕捉、极轴追踪等）；编辑图形；标注尺寸；书写文字；图层管理功能；三维绘图；网络功能；数据交换；二次开发。

简单图形的绘制方法，如绘圆和绘圆弧的方法绘制圆弧：快速访问工具栏|显示菜单栏|绘图|圆弧命令 或“绘图”面板中单击“三点”按钮右侧的下拉按钮，弹出子命令按钮列表，单击任意一个子命令按钮即可绘制，可以“三点”方法绘制圆弧、共计11种，除第一种外，其他方法都是从起点到端点逆时针绘制圆弧绘制圆：快速访问工具栏|显示菜单栏|绘图|圆命令 或“绘图”面板中单击“圆心、半径”按钮右侧的下拉按钮，弹出子命令按钮列表，单击任意一个子命令按钮：共6种方法绘制圆AutoCAD 实体绘图中布尔运算的作用大多数实体模型一般不能一次生成，所以借助布尔运算对多个相对简单的没有实体作“交”“并”“差”运算后，才能构造出所需的实体模型并集运算：实体间可以不接触或不重叠，将其合并为一个整体；差集运算：实体间必须有公共本部分，否则达不到预期结果，可进行穿孔、挖切等操作；交集运算：仅保留公共部分掌握基本的二维图形变换矩阵（平移、比例、对称）对x 轴的对称变换： 对y 轴的对称变换： 对原点的对称变换：对±450的对称变换： +45⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100001010T sy -45 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=100001010T sy 平移变换： 比例变换：[][]110100011]1[1010001''n y m x n m y x y x n m T t ++=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⨯=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=二维齐次坐标变换矩阵：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100010001T syx ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100010001T syy ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=1000100010sy T ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1000000d a T s⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=s nm q d c p ba T 其中：⎥⎦⎤⎢⎣⎡d cb a 产生比例、对称、旋转和错切变换； []n m 产生平移变换； []T q p 产生投影变换； []s 为全比例因子，使图形产生总体的比例变换，通常取S ＝1 最小二乘法的基本思想节点的误差的平方和最小。