现代设计方法识背类内容总结

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1、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、软件以及外 围设备，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： 二维绘图、图形及符号库、参数化设计、三维造型、工程 分析、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

2、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：图形处理技术、工程分析技术、数据管理与数据交换 技术、文档处理技术、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

3、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。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

4、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。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。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

5、 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。10. 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；1

6、1. 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

7、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。12. 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

8、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；13. 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。14. 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。15. 机械CAD的支

9、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；16. 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

10、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。17. 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：（用于用

11、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。 ）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。18. 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

12、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。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。 在把窗口的图形信息送到视区去输出之前， 必须进行坐标变换，即把用户坐标系的坐标值转化为设备 （屏幕）坐标系的坐标值，方法是将两个矩形区域的点按 相对位置一一对应起来。 （方法） 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。如果同时增大窗口的高度和宽度， 则视区显示内容范围增大，图形比例缩小。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

13、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。放大缩小与摇视： 如果同时增大窗口的高度和宽度，则视区显示内容范围增 大，图形比例缩小。在图形处理软件中，常常用放大缩小 （ZOOM称呼这一功能。如果只改动窗口左下角坐标，则 显示的比例不变，但显示的范围产生左右、上下移动，在 图形处理软件中，常常用摇视（PAN称呼这一功能。19. 简述剪裁算法原理。Cohen-Sutherland 算法（编码裁剪法）基于下述考虑：每 一线段或者整个位于窗口的内部，或者能够被窗口分割而 使其中的一部分能很

14、快地被舍弃。 因此，该算法分为两步： 第一步先确定一条线段是否整个位于窗口外， 若是则舍弃； 第二步，如果第一步的判断均不成立，那么就通过窗口边 界所在的直线线段分成两部分，再对每一部分进行第一步 的测试。 如果两个端点的编码都为 “0000”，则线段全部位 于窗口内，如果两个端点编码的位逻辑乘不为0，则整条线段必位于窗口外。如果线段不能由上述两种测试决定， 则必须把线段再分割，简单的分割方法是计算出线段与窗 口某一边界的交点，再用上述两种条件判别分割后的两条 线段， 从而舍弃位于窗口外的一段。 1（上） 1（下）1（右） 1（左）20. 在消隐处理中，常用的检验规则有哪些？简要说明 其原理。

15、1. 面可见性测试：平面外法矢指向观察者方向的面是可以的，否则是不可见的。是通过计算法矢N和视线矢量S的夹角来实现的。当法线矢量N和视线矢量S的夹角大于90 度，为可见面， 小于 90 度为不可见面； 但它仅适合于单凸 的物体的自隐藏线和自隐藏面的测试。2. 最小最大测试：也叫重叠测试或边界盒测试，用来检查 两个多边形是否重叠。方法：找到每个多边形的极值（最 大和最小的 X、 Y 值），然后用一矩形去外接每个多边形， 接着检查在X和Y方向任意两个矩形是否相交，如果不相 交，则相应的多边形不重叠。3. 包含性测试：用来检查一个给定的点是否位于给定的多 边形内4. 深度测试：用来测定一个物体遮挡其

16、它物体的基本方法21. 消隐算法1）Z 向深度缓冲区算法： 1、该算法采用帧缓冲区存放像 素值 , 采用一个与屏幕对应的深度信息缓冲存储器 （简答 Z 缓冲区），记录像素所显示的空间点的 Z坐标（即深度值）；2）对景物中的每个多边形找到当多边形投影到屏幕时位于多边形内或边界上的所有像素点.对每一个像素，在（x,y）处计算多边形的深度 乙并与Z缓冲区的对应值，同时将 （x,y） 处的多边开的明暗写入帧缓冲区中对应于该屏幕代 表的单元中； 3）当所有边多形处理完毕后在帧缓冲区中保 留的就是已经消隐过的最终结果；2 ）扫描线算法： 扫描线算法通过计算每一行扫描线与各物 体在屏幕上投影之间的关系来确定该行的有关显示信息。 每条扫描线被各多边形边界在 xy 平面上的投影分割成若 干段，在每段