计算机辅助设计与制造 高等教育出版社 天职师大 机械学院 考试必备 知识点_天职师大毕业设计

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第5章 建模技术 2.贝塞尔曲线的特点：①可以提供移CAD----以计算机为辅助工具来完成动控制点的方式改变曲线形状②控制产品设计过程中的各项工作 多边形的起点和终点落在贝塞尔曲线建模技术：将现实世界中的物体及其上③可表示多值函数的形状④具有保属性转化为计算机内部数字化表达的凸性⑤具有凸包性⑥变差缩减性⑦贝原理和方法。塞尔曲线的次数与控制点个数有关⑧作用: ①产品信息化的源头②实现CAD 不具有局部控制性 成复杂实体

数据结构为有序的二叉树。叶结点为基本体素或变换矩阵；分枝结点为运算符号；子树为建模过程中的子实体；该二叉树对应着被建模的物体。优点：①方法简洁，处理方便，无冗余信息；②详细记录构成实体的原始CAM的前提③CAD/CAM集成的核心 模型一般由（数据 数据结构 算法）组成。 几何建模：以几何信息和拓扑信息反映结构体的形状、位置、表现形式等数据。特征建模：几何+拓扑+属性。5.2 线框建模 5.2.1 建模原理

用顶点和边棱线的有限集合来表示和建立物体的计算机内部模型。线框建模：二维线框模型和三维线框模型。

二维建模实质上是二维线框模型。5.2.3 线框建模的优点：①所需信息少，数据结构简单，所占存贮空间较小，处理时间短，操作容易。②作为基本建模工具在CAD系统中普遍采用 线框建模的缺点：①具有几何意义的二义性②结构体的空间定义缺乏严密性，③拓扑关系缺乏有效性④描述的结构体无法进行物性计算。5.3 表面建模 5.3.1 建模原理

将物体分解为组成物体的表面、边线和顶点，用顶点、边线和表面的有限集合来表示和建立物体的计算机内部模型。5.3.2 表面描述的方法：①平面②直纹面③回转面④柱状面⑤Ｂｅｚｉｅｒ曲面⑥Ｂ样条曲面⑦孔斯曲面⑧圆角面⑨等距面 5.3.3自由曲面的建模方法

1.参数化曲线特点：①增加了形体的控制能力，不仅可以通过改变曲线上的数据点来改变曲线的形状，而且可以通过对控制点的位置的改变实现对曲线形状的修改②表述形式与所取坐标系无关③参数化的方法类似于以曲线的弧线为轴④曲线的表述圆形与梯度形式相统一，便于处理隐函数时出现的曲线斜率为无限大的问题。3.Ｂ样条曲线的特点：①具有几何不变性、凸包性、保凸性、变差缩减性等②曲线的阶次与控制点的数量无关③局部可控④可以引入拐点

4．表面建模的特点：①表达了零件表面和边界定义的数据信息②在物理计

算性能方面，表面建模中面信息的存在有助于对物性方面与面积相关的特征计算③表面建模生成的零部件及产品可分割成板壳单元形式的有限元网格

缺点：表面建模可以描述任何复杂的机构体，但是 信息仍不完整，缺乏面、体间 的拓扑关系，无法区别体内、外面的朝向；算法还不够完善；操作比较复杂。

5.4实体建模主要方法：体素集合运算生成复杂形体。

（1）体素的定义及描述 类型

基本体素：长宽高

扫描体素：①平面轮廓扫描②三维实体扫描体素（2）体素之间的集合运算 布尔运算：交 并 差

5.4.3 实体模型的计算机内部表示方法

（1）边界表示法（B-Rep法）实体由面的集合表示；面由边的集合描述；边由点的集合描述；点由三个坐标值定义。

优点：①面、边、点及其相互关系的信息比较全，图形显示、输出时不需要复杂的运算，有利于生成和绘制线框图、投影图。②有利于计算几何特性，易于同二维绘图软件衔接和同曲面建模软件相关联。

局限性：①对几何物体的整体描述能力相对较差②无法提供关于实体生成过程的信息③无法记录组成几何体的基本体素的元素的原始数据。（2）构造立体几何法（CSG法）通过布尔运算将简单的基本体素拼合特征参数以及构造过程。

局限性：①信息简单，无法存贮物体最终的详细信息，例如边界、顶点的信息等；②实体操作需要大量的数学运算。

可方便地修改体素参数或附加体素进行重新拼合。是实体建模系统中最常用的方法。

（3）混合表示法

建立在边界表示法与构造立体几何法的基础上，在同一系统中，两者结合，共同表示实体。在原有CSG树的结点上扩充一级B-Rep数据结构

（4）空间单元表示法：①通过一系列空间单元构成的图形来表示物体的一种方法。这些单元是具有一定大小的平面或立方体；②在计算机内部通过定义各单元的位置是否被实体占有来表达物体。

数据结构①四叉树--二维物体②八叉树--三维物体

空间单元表示法特点：①数字化的空间近似表示法，单元的大小直接影响模型的分辨率，需要大量存储空间；②不能表达物体任意两部分之间的关系，也没有点、线、面的概念。优点：算法简单，便于局部修改及集合运算。缺点：占用空间大。

5.4.４ 实体建模的特点：克服了线框建模以及曲面建模存在的二义性等缺陷，可以自动进行真实感图像的生成和物体间的干涉检查。5.5.1特征建模的定义：产品特征＝形状特征＋工程语义信息 2.特征建模的分类

按其在设计过程中的作用分为：基特征、正特征、负特征、主特征、辅助特征。第六章

仿真：仿真是在模型上进行反复试验研究的的过程分为物理仿真和数字仿真

仿真的三个阶:1分析设计阶段2研制阶段（采用半物理仿真）3系统研制阶段（全物理仿真）计算机仿真的应用：1系统分析和设计2制成训练用的仿真器 计算机仿真的意义：1代替许多难以或无法实施的实验2解决难以求解的大型系统问题3降低投资风险节省开发费用4避免实际实验对生命财产的危害5缩短实验时间

计算机仿真的一般过程：1建立数学模型2建立仿真模型3编制仿真程序4进行实验仿真5结果统计分析6仿真工作总结 第七章

CAPP基本概念：CAPP是通过计算机技术辅助工艺设计人员以系统科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程

CAPP组成：1控制模块2零件信息获取模块3工艺过程设计模块4工序决策模块5工步决策模块6输出模块7产品设计数据库8制造资源数据库9工艺知识数据库10典型案例库 11编辑工具库12制造工艺数据库 CAPP类型及工作原理: 1检索式CAPP系统：（为数据库管理系统，功能弱，自动决策能力差）将企业现行各类工艺文件根据图号存入计算机数据库，工艺设计时可根据图号检索类似工艺文件通过人机交互进行修改。最后输出。2派生式CAPP系统：（工作原理简单易开发但柔性差可移植性差不能用于全新结构零件的工艺设计）又叫变异式CAPP为检索式C系统的发展利用成组技术（GT）将零件根据结构和工艺相似性进行分组然后对零件组编制典型工艺

3创成式CAPP系统：（接近人类思维方式可处理简单的特定环境下的特定零件）不直接对相似零件工艺文件检索与修改而是根据零件信息通过逻辑推理公式等做出工艺决策，自动“创成”

CAPP难点：1组成技术2零件描述与获取3工艺设计决策机制4工艺知识获取及表示5工艺数据库建立。

零件分类编码的概念：利用组成技术正确抽出零件图纸中为制订工艺过程所需的必要信息利用零件分类编码来

描述一零件。

（1,2码名称矩阵（1粗分类2细00-100）3-9形状及加工特性（外，内，平面，辅助加工表面）10材料类别11毛坯类型12热处理要求13,14轮廓主要尺寸15加工精度）

从CAD直接输入零件信息1特征识别法2基于三维造型的零件信息描述与输入方法3基于产品数据交换规范（STEP）的产品建模与信息输入方法