現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

1、1.機(jī)械機(jī)械CAD支撐軟件從功能上可以分為哪支撐軟件從功能上可以分為哪三類？具體包括哪些軟件？三類？具體包括哪些軟件？答：機(jī)械CAD支撐軟件從功能上可以分為三類：第一類解決幾何圖形設(shè)計(jì)問(wèn)題；第二類解決工程分析與計(jì)算問(wèn)題；第三類解決文檔寫(xiě)作與生成問(wèn)題。具體包括：基本圖形資源軟件；二維，三維繪圖軟件；幾何造型軟件；工程分析與計(jì)算軟件；文檔制作軟件。2.什么是什么是CAD技術(shù)？技術(shù)？CAD技術(shù)的主要特點(diǎn)？技術(shù)的主要特點(diǎn)？答，CAD是計(jì)算機(jī)輔助

2、設(shè)計(jì)的英文縮寫(xiě)，已經(jīng)成為一個(gè)世界性的通用的專業(yè)詞匯。它是指人們?cè)谟?jì)算機(jī)軟，硬件的輔助下對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪圖，分析計(jì)算，修改和編寫(xiě)技術(shù)文件以及顯示，輸出的一種設(shè)計(jì)方法。它的主要特點(diǎn)有:1制圖速度快，減少手工繪圖時(shí)間，提高了工作效率。2圖樣格式統(tǒng)一，質(zhì)量高，促進(jìn)設(shè)計(jì)工作規(guī)范化，系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。3提高分析計(jì)算速度，能夠解決復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題。4易于技術(shù)資料的保存和查找，修改設(shè)計(jì)快，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。5設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能。3.CA

3、D系統(tǒng)從軟件上可分為哪幾類？其作系統(tǒng)從軟件上可分為哪幾類？其作用分別是什么？用分別是什么？答，在CAD系統(tǒng)中，軟件大體上可分為三類；1系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件是直接配合硬件工作，并對(duì)其他軟件起支撐作用，主要是操作系統(tǒng)和各種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。2支撐軟件。CAD支撐軟件是指在CAD系統(tǒng)中，支撐用戶進(jìn)行CAD工作的通用性功能軟件。3專用應(yīng)用軟件。專用應(yīng)用軟件是專門為適應(yīng)用戶特定使用條件需要而開(kāi)發(fā)的軟件。4.在CAD作業(yè)中，對(duì)設(shè)計(jì)常用的到得數(shù)據(jù)作業(yè)中，對(duì)設(shè)

4、計(jì)常用的到得數(shù)據(jù)如何處理？如何處理？答：1、程序化。即在應(yīng)用程序內(nèi)部對(duì)這些數(shù)表及線圖進(jìn)行查表、處理或計(jì)算。具體有兩種方法，第一是將數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)或線圖經(jīng)離散化后存入一維二維或三維數(shù)組，用查表、插值等方法檢索所需數(shù)據(jù)；第二是將數(shù)表或線圖擬合成公式，編入程序計(jì)算出所需數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)表及線圖中的數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)定進(jìn)行文件結(jié)構(gòu)化，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序，但又能為所有應(yīng)用程序提供服務(wù)。5.CAD系統(tǒng)分類中的集中式主機(jī)系統(tǒng)有什

5、系統(tǒng)分類中的集中式主機(jī)系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點(diǎn)。么優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)集中的數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理所有數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：1、由于所有的軟件都存在主機(jī)里，一旦主機(jī)失誤，將影響用戶的工作。2、當(dāng)計(jì)算量過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)變慢，甚至?xí)霈F(xiàn)個(gè)別終端等待現(xiàn)象。6.在工程設(shè)計(jì)的在工程設(shè)計(jì)的CAD作業(yè)中，一般對(duì)線圖作業(yè)中，一般對(duì)線圖形式給出的系數(shù)和參數(shù)如何處理？形式給出的系數(shù)和參數(shù)如何處理？答：進(jìn)行線圖的程序化。線圖的程序化有以下幾種處理方法：1、找到線圖原來(lái)的公式，將公式

6、編入程序。2、將線圖離散化為數(shù)表，再采用數(shù)表的程序化處理方法進(jìn)行處理。3、用曲線擬合的方法求出線圖的經(jīng)驗(yàn)公式，再將公式編入程序。7.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用說(shuō)明結(jié)合實(shí)際應(yīng)用說(shuō)明CAD工作過(guò)程？工作過(guò)程？答：例如利用CAD設(shè)計(jì)一個(gè)零件的過(guò)程：1、定義產(chǎn)品的幾何模型，進(jìn)行零件的形體設(shè)計(jì)，一般用實(shí)體造型的方法建立零件的立體圖形2、轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)據(jù)3、根據(jù)后續(xù)工作抽取模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理4、進(jìn)行工程分析及計(jì)算5、進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)6、編制全部設(shè)計(jì)文檔，輸出工程圖

7、。8.簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述‘窗口和視區(qū)窗口和視區(qū)’的定義的定義之間的匹配之間的匹配及變換作用。及變換作用。答，窗口是在用戶坐標(biāo)系中定義的確定顯示內(nèi)容的一個(gè)矩形區(qū)域，只有在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的圖形才能在設(shè)備坐標(biāo)系中輸出，而窗口外的部分則被裁掉。視區(qū)是在設(shè)備坐標(biāo)系中定義的一個(gè)矩形區(qū)域，用于輸出窗口中的圖形。視區(qū)決定了窗口中圖形要顯示與屏幕上的位置和大小。窗口和視區(qū)的匹配就是兩個(gè)矩形區(qū)域的點(diǎn)按相對(duì)位置一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。作用：固定視區(qū)參數(shù)，改變窗口參數(shù)，可以改變視區(qū)中

8、圖形顯示的比例和部位。如果同時(shí)增大窗口的高度和寬度，則視區(qū)顯示內(nèi)容范圍增大，圖形比例縮小。如果只改動(dòng)窗口左下角坐標(biāo)，則顯示比例不變，但顯示范圍產(chǎn)生左右上下移動(dòng)。9.什么是用戶坐標(biāo)系、設(shè)備坐標(biāo)系、規(guī)格化什么是用戶坐標(biāo)系、設(shè)備坐標(biāo)系、規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系？在圖像程序設(shè)計(jì)中，采用規(guī)格設(shè)備坐標(biāo)系？在圖像程序設(shè)計(jì)中，采用規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系有什么好處？化設(shè)備坐標(biāo)系有什么好處？答：用戶坐標(biāo)系：又稱世界坐標(biāo)系，它符合右手定則的直角坐標(biāo)系，用來(lái)定義用戶在二維平

9、面或三維世界中的物體。理論上是無(wú)限大且連續(xù)的，即它的定義域?yàn)閷?shí)數(shù)域；設(shè)備坐標(biāo)系：圖形輸出設(shè)備自身都有一個(gè)坐標(biāo)系，稱為設(shè)備坐標(biāo)系或物理坐標(biāo)系。是一個(gè)二維平面的坐標(biāo)系，它的度量單位是步長(zhǎng)或像素，因而它的定義域是整數(shù)域且是有界的。規(guī)格化坐標(biāo)系：為了便于圖形處理，引入一個(gè)與設(shè)備無(wú)關(guān)的坐標(biāo)系，采用一種無(wú)量綱的單位代替設(shè)備坐標(biāo)，當(dāng)圖形輸出時(shí)，在轉(zhuǎn)換為具體的設(shè)備坐標(biāo)，這就是規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系。好處：用戶的圖形數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換成規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系中的值，使應(yīng)用程

10、序與圖形設(shè)備隔離開(kāi)，增強(qiáng)了應(yīng)用程序的可移植性。10.參數(shù)化繪圖有何優(yōu)點(diǎn)？常用的實(shí)現(xiàn)方法參數(shù)化繪圖有何優(yōu)點(diǎn)？常用的實(shí)現(xiàn)方法有哪幾種？有哪幾種？答：優(yōu)點(diǎn)：使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖可以隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改和使用環(huán)境的變化而變化，工作效率高，通過(guò)合理的構(gòu)思樣板圖，可使一個(gè)程序覆蓋較多的零件。方法：作圖匹配法、幾何作圖局部求解法和輔助線作圖法。11.特征造型是什么？在特征造型中如何讓特征造型是什么？在特征造型中如何讓很好的確定特征？很好的確定特征？答：

11、特征指的是反映零件特點(diǎn)的、可按照一定的原則分類的、具有相對(duì)獨(dú)立意義的典型結(jié)構(gòu)形狀，基于特征的造型稱為特征造型。建立特征造型方法：1、以人機(jī)交互的方式輔助識(shí)別特性，輸入工藝信息，建立零件或產(chǎn)品描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、利用實(shí)體模型信息，自動(dòng)識(shí)別特征，再交互輸入工藝信息3、利用特征進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，即預(yù)先定義大量特征，放入特征庫(kù)，在設(shè)計(jì)階段就調(diào)入形狀特征進(jìn)行造型，再逐步輸入幾何信息，工藝信息，建立起零件的特征數(shù)據(jù)模型，并將其輸入數(shù)據(jù)庫(kù)。12.簡(jiǎn)述最小二

12、乘法擬合的基本思想？簡(jiǎn)述最小二乘法擬合的基本思想？答：已知由線圖或?qū)嶒?yàn)所得的m個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)（x1，y1），（x2，y2），……，（xm，ym），設(shè)擬合的公式為y=f（x），因此每一節(jié)點(diǎn)的偏差為ei=f（xi）—yii=12，……，m偏差的平方和為=??miie12形或非線性的等式或不等式組。24.線性規(guī)劃與非線性規(guī)劃有何區(qū)別？線性規(guī)劃與非線性規(guī)劃有何區(qū)別？答：當(dāng)目標(biāo)函數(shù)F（x）和約束條件都是設(shè)計(jì)變量的線性函數(shù)時(shí)，列出這種數(shù)學(xué)模型并求解的過(guò)

13、程，稱為線性規(guī)劃。如果目標(biāo)函數(shù)F（x）和約束條件中有一個(gè)或多個(gè)是設(shè)計(jì)變量的非線性函數(shù)時(shí)，列出這種數(shù)學(xué)表達(dá)式并求解的過(guò)程，稱為非線性規(guī)劃。線性規(guī)劃中的可行域是圖多面體，非線性規(guī)劃中可行域由約束條件圍成。25.什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)？簡(jiǎn)述優(yōu)化方法的分類？什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)？簡(jiǎn)述優(yōu)化方法的分類？答：優(yōu)化設(shè)計(jì)亦稱最優(yōu)化設(shè)計(jì)，它是以數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，以電子計(jì)算機(jī)為輔助工具的一種設(shè)計(jì)方法。他首先將設(shè)計(jì)問(wèn)題按規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模型，并選擇合適的優(yōu)化方法，選擇或

14、編制計(jì)算機(jī)程序然后通過(guò)電子計(jì)算機(jī)計(jì)算自動(dòng)獲得的優(yōu)化方案。優(yōu)化方法大體可以分兩類：（1）直接計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，比較目標(biāo)函數(shù)值，并以之作為迭代收斂根據(jù)的方法（2）以多變量函數(shù)極值理論為基礎(chǔ)，利用目標(biāo)函數(shù)的性態(tài)，并以之作為尋優(yōu)，迭代，收斂的根據(jù)方法，前者稱為直接法，后者稱為求導(dǎo)法。26.什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)中的約束條件？等式約什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)中的約束條件？等式約束與不等式約束有何區(qū)別與聯(lián)系？束與不等式約束有何區(qū)別與聯(lián)系？答：在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)變量的取值

15、范圍有限制或必須滿足一定的條件。這種對(duì)設(shè)計(jì)變量取值時(shí)的限制條件稱為約束條件。不等式約束將設(shè)計(jì)變量限制在一個(gè)區(qū)間或區(qū)域，約束不嚴(yán)格等式約束將設(shè)計(jì)變量限制在一個(gè)點(diǎn)、線或面上，約束嚴(yán)格。等式約束可起到降低自由度的作用，有一個(gè)等式約束就可以減低一個(gè)設(shè)計(jì)自由度；一個(gè)等式約束可以用兩個(gè)不等式約束來(lái)表示。27.什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的靈敏度分析？有什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的靈敏度分析？有何作用？何作用？答；所謂優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的靈敏度分析，是指當(dāng)取得最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

16、時(shí)，分析由于約束或設(shè)計(jì)變量發(fā)生某些變化而對(duì)最優(yōu)解造成的影響。他的左右包括：《1》找出最靈敏因素，如果能改變一些可控制變量的數(shù)據(jù)，研究他對(duì)最優(yōu)解產(chǎn)生的影響；若對(duì)給定參數(shù)作微小量的變化，而對(duì)最優(yōu)解產(chǎn)生相當(dāng)大的有利作用，則這個(gè)參數(shù)就是最靈敏因素?！?》提供與研究對(duì)象的改進(jìn)和補(bǔ)充有關(guān)的有價(jià)值的信息，以便改進(jìn)所研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型?！?》弄清楚研究對(duì)象對(duì)這個(gè)系統(tǒng)中那些不可控制參數(shù)或變量變化所起的作用。28.選擇優(yōu)化方法一般需要考慮的因素有哪選擇優(yōu)化

17、方法一般需要考慮的因素有哪些？些？答，1數(shù)學(xué)模型的類型，如有約束或無(wú)約束，是連續(xù)變量或離散變量，函數(shù)是非線性還是全都是線性的等。2數(shù)學(xué)模型的規(guī)模，及設(shè)計(jì)變量的維數(shù)和約束條件數(shù)的多少。3模型中函數(shù)的性質(zhì)，如是否連續(xù)，一階和二階導(dǎo)數(shù)是否存在等。4優(yōu)化算法是否有現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)程序，了解它的語(yǔ)言類型，編程質(zhì)量，所使用的機(jī)器類型等。5了解算法的階基本結(jié)構(gòu)，解題的可靠性，計(jì)算穩(wěn)定性等一些性能。6程序的界面性，及使用的簡(jiǎn)易型及輸入，輸出解釋的清楚程度等

18、。29.列舉常用的終止準(zhǔn)則。列舉常用的終止準(zhǔn)則。答：1、用相鄰兩點(diǎn)的矢量差的模作為終止迭代的判據(jù)2、用兩次迭代的目標(biāo)函數(shù)值之差作為終止迭代的判據(jù)3、用梯度的模作為終止迭代的判據(jù)。30.什么是庫(kù)恩塔克條件？幾何意義是什么？什么是庫(kù)恩塔克條件？幾何意義是什么？答：是一個(gè)約束極值點(diǎn)存在的必要條件為：目標(biāo)函數(shù)梯度可表示為約束面梯度線性組合的負(fù)值，即▽F（X）=∑i=1qλi▽gi（X），q為該設(shè)計(jì)點(diǎn)X處的約束面，λi為非負(fù)值的乘子。意義：起作用

19、約束的梯度矢量，在設(shè)計(jì)空間構(gòu)成一個(gè)椎體，目標(biāo)函數(shù)的負(fù)梯度應(yīng)含在此椎體內(nèi)。31.31.一維搜索最優(yōu)方法中的二次插值法的基一維搜索最優(yōu)方法中的二次插值法的基本思想？本思想？答：基本思想是：在選定的單峰區(qū)間內(nèi)選一點(diǎn)，連同兩端點(diǎn)，利用這三點(diǎn)的函數(shù)值構(gòu)成一個(gè)二次多項(xiàng)式，作為原函數(shù)的近似，求出近似二次多項(xiàng)式的極小點(diǎn)作為原函數(shù)的近似最優(yōu)點(diǎn)。32.簡(jiǎn)述一維搜索方法中多維空間的一維搜簡(jiǎn)述一維搜索方法中多維空間的一維搜索最優(yōu)化方法。索最優(yōu)化方法。答：多維空

20、間的最優(yōu)化方法，一般遵循這樣一種基本形式：從一個(gè)初始點(diǎn)X（0）出發(fā)，按一定規(guī)律確定搜索方向S（0），然后在搜索方向S（0）上搜索到目標(biāo)函數(shù)的極小點(diǎn)X（1）；接著又以X（1）為新的出發(fā)點(diǎn)，確定一個(gè)搜索方向S（0））再在S（1）方向搜索到目標(biāo)函數(shù)的極小點(diǎn)X（2）作為下一次迭代的出發(fā)點(diǎn)。如此重復(fù)上述過(guò)程，直到把目標(biāo)函數(shù)調(diào)到最優(yōu)值F（X）上為止。33.什么是梯度法？基本原理和特點(diǎn)。什么是梯度法？基本原理和特點(diǎn)。答，梯度法又稱最速下降法，它是采用

21、使目標(biāo)函數(shù)值下降最快的負(fù)梯度方向作為搜索方向，來(lái)求目標(biāo)函數(shù)的最小值。梯度函數(shù)的特點(diǎn)有：1其迭代計(jì)算比較簡(jiǎn)單，只需求一階偏導(dǎo)數(shù)，所占用的存儲(chǔ)單元少，對(duì)初始點(diǎn)的要求不高。2梯度法在接近極小點(diǎn)位置時(shí)收斂速度很慢，只有當(dāng)目標(biāo)函數(shù)的等值線為同心圓時(shí)，任一點(diǎn)處的負(fù)梯度才是全域的最速下降方向。3梯度法開(kāi)始時(shí)走的步長(zhǎng)很大，接近極小點(diǎn)時(shí)走的步長(zhǎng)很小，通常將梯度法與其他方法配合使用，開(kāi)始用梯度法，以后采用其他更有效的方法34.簡(jiǎn)述梯度法的迭代步驟。簡(jiǎn)述梯度

22、法的迭代步驟。答：1、給定迭代的初始值X0，允許誤差ε1置k=0；2、計(jì)算迭代的梯度▽F（X（k））和方向S（k）=—▽?duì)颞對(duì)簟?、檢驗(yàn)是否滿足︱▽?duì)簟堞?，若滿足則停止迭代，否則進(jìn)行下一步計(jì)算。4、計(jì)算最優(yōu)步長(zhǎng)α（k）。5、迭代計(jì)算X（k=1）=X（k）—α（k）▽?duì)颞對(duì)?、令k=k1轉(zhuǎn)下一步計(jì)算。35.共軛梯度法的特點(diǎn)。共軛梯度法的特點(diǎn)。答：在梯度法靠近極值點(diǎn)收斂速度減慢的情況下，共軛梯度法可以通過(guò)構(gòu)造共軛方向，使其收斂速度加快，具

23、有一次收斂速度，使計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)便，效果又好；在每一步迭代過(guò)程中都要構(gòu)造共軛方向，比較繁瑣。36.為什么選用共軛方向作為搜索方向可以為什么選用共軛方向作為搜索方向可以取得良好的效果？取得良好的效果？答：主要是由共軛方向的性質(zhì)所決定的。共軛方向的性質(zhì)為：對(duì)于n維正定二次型函數(shù)，從任意初始點(diǎn)X（0）出發(fā)，依次沿著與矩陣A為共軛的n個(gè)線性無(wú)關(guān)的方向S1，S2，Sn進(jìn)行一維搜索，則能在第n步以前達(dá)到極小點(diǎn)。37.優(yōu)化設(shè)計(jì)的罰函數(shù)法？其基本原理及分優(yōu)