计算机辅助几何造型设计复习题

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1、计算机辅助几何造型设计复习题1、几何造型是指能将物体的形状及其属性(颜色、纹理等)存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型的技术。几何造型在图形生成、产品设计、制造及装配中得到广泛的应用。2、CAD技术起步于50年代后期。进入60年代，随着在计算机屏幕上绘图变为可行而开始迅速发展。在CAD软件发展初期，CAD的含义仅仅是图板的替代品，即：意指ComputerAidedDrawing(orDrafting)而非现在我们经常讨论的CAD(ComputerAidedDesign)所包含的全部内容。人们希望借助此项技术来摆脱繁琐、费时、绘制精度低的传统手工绘图。此时，CAD技

2、术的出发点是用传统的三视图方法来表达零件，以图纸为媒介进行技术交流，这就是二维计算机绘图技术。CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70年代末期，以后作为CAD技术的一个分支而相对单独、平稳地发展。进入80年代中期，CAD技术的研究又有了重大进展，提出了一种比无约束自由造型更新颍、更好的算法——参数化实体造型方法。进入90年代，参数化技术逐渐成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。早期应用较为广泛的是CADAM软件，近十年来占据绘图市场主导地位的是Autodesk公司的AutoCAD软件。下面简要介绍CAD技术的四次技术创新。1)

3、第一次CAD技术革命曲面造型技术60年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系统。这种初期的线框造型系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，CAM及CAE均无法实现。进入70年代，飞机和汽车工业蓬勃发展，飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，当时只能采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达所设计的自由曲面。由于三视图方法表达的不完整性，经常发生设计完成后，制作出来的样品与设计者所想象的有很大差异甚至完全不同的情况。设计者对自己设计的曲面形状能否满足要求也无法保证，所以还经常按比例制作油泥模型，作为设计评审或方案比较

4、的依据。既慢且繁的制作过程大大拖延产了产品的研发时间，对更新设计手段的要求越来越迫切。此时，法国人提出了贝赛尔算法，使得人们在用计算机处理曲线及曲面问题时变得可以操作，同时也使得法国的达索飞机制造公司的开发者们，能在二维绘图系统CADAM的基础上，开发出以表面模型为特点、的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA。它的出现，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近

5、似准确表达曲面的落后的工作方式。曲面造型系统带来的技术革新，使汽车开发手段比旧的模式有了质的飞跃，CATIA跃居制造业CAD软件的榜首，一直至今，它还是汽车及飞机制造业选用的主要CAD/CAM系统。2)第二次CAD技术革命实体造型技术有了表面模型，CAM的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩等，对CAE十分不利，最大的问题在于分析的前处理特别困难。基于对于CAD/CAE一体化技术发展的探索，SDRC公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件一—I-DEAS。由于

6、实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来CAD技术的发展方向。基于这样的共识，各软件纷纷仿效。一时间，实体造型技术呼声满天下。可以说,实体造型技术的普及应用标志了CAD发展史上的第二次技术革命。1）第三次CAD技术革命参数化技术进入80年代中期，CAD技术的研究又有了重大进展。CV公司提出了一种比无约束自由造型更新颍、更好的算法——参数化实体造型方法。从算法来说，这是一种很好的设想。它主要的特点是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。80年代末，计算机技术迅猛发展

7、，硬件成本大幅度下降，CAD技术的硬件平台成本从二十几万美元一下子降到只需几万美元。一个更加广阔的CAD市场完全展开，很多中小型企业也开始有能力使用CAD技术。由于他们设计的工作量并不大，零件形状也不复杂，他们很自然地把目光投向了Pro/E软件（参数化软件）。进入90年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。可以认为，参数化技术的应用主导了CAD发展史上的第三次技术革命。4）第四次CAD技术革命SDRC公司的开发人员发现了参数化技术尚有许多不足之处。“全尺寸约束”这一硬性规定就干扰和制约着设计者创造