計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)第一頁，共七十四頁，2022年，8月28日考試方式：筆試（50分）+機(jī)試（50分）=100分筆試題型：1、填空（10分）、選擇（單選4、復(fù)選6）10分、判斷（5分）2、簡答（三道15分）3、分析（10分）——數(shù)控加工程序編制機(jī)試題型：使用一種三維CAD軟件設(shè)計(jì)2~3個(gè)三維零件并裝配。各30分及格第二頁，共七十四頁，2022年，8月28日課程內(nèi)容：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)三維幾何建模技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)1：以CAD/CAPP/CAM/PDM技術(shù)與應(yīng)用為主導(dǎo)2：主要應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)+著名軟件產(chǎn)品+典型應(yīng)用案例3：思考題、習(xí)題橫向廣度縱向深度CADCAPPCAMPDM第三頁，共七十四頁，2022年，8月28日本課程從CAD/CAM技術(shù)的理論性和實(shí)踐性兩個(gè)方面組織教學(xué)。理論性教學(xué)：以機(jī)械CAD/CAM為應(yīng)用背景，介紹CAD/CAM技術(shù)涉及的基本概念、基本理論及相關(guān)技術(shù)。課程的實(shí)踐性：學(xué)習(xí)要求學(xué)生基本掌握常用的具有代表性的二維和三維軟件（如AutoCAD、Solidworks、MasterCAM、Pro/E、UG等）的使用方法。重點(diǎn)和學(xué)習(xí)目標(biāo)？（考試）第四頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述1.2CAD系統(tǒng)1.3CAD質(zhì)量保證體系1.4用戶界面設(shè)計(jì)1.5設(shè)計(jì)資料管理1.6圖形基礎(chǔ)第五頁，共七十四頁，2022年，8月28日考試內(nèi)容：（1）掌握CAD的基本概念和發(fā)展趨勢。（2）熟悉CAD的軟硬件系統(tǒng)。（3）了解CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。（4）掌握設(shè)計(jì)資料的管理技術(shù)。（5）掌握?qǐng)D形生成的主要方法。第六頁，共七十四頁，2022年，8月28日1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述

第1章一、CAD的概念轉(zhuǎn)變計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(computerAidedDesign)早期CAD（ComputerAidedDrafting)二維工程圖設(shè)計(jì)（計(jì)算機(jī)繪圖）產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一部分產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工制造等√第七頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign)利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能力，輔助設(shè)計(jì)師進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的一項(xiàng)技術(shù)。它以計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，包括概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、仿真模擬及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容。概述√第八頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章◆CAD由二維向三維的轉(zhuǎn)變二維CAD系統(tǒng)表達(dá)的是“點(diǎn)、線、圓、弧、文本”等幾何元素的集合，幾乎沒有立體感，通過各種視圖來表達(dá)零件的相關(guān)特征，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，讀圖麻煩；文件之間不具關(guān)聯(lián)性，修改難；不能進(jìn)行實(shí)體分析，無法用二維圖紙去描繪三維空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行產(chǎn)品裝配干涉檢查等工作。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，三維CAD系統(tǒng)已從早期的實(shí)體造型發(fā)展到特征造型。三維CAD系統(tǒng)中可以很清楚的看到所設(shè)計(jì)零部件的實(shí)體效果，具有主模關(guān)聯(lián)性，只要一處修改，所有涉及的領(lǐng)域便會(huì)自動(dòng)修改；可以對(duì)整體設(shè)計(jì)或部件進(jìn)行有限元分析、應(yīng)力應(yīng)變分析、質(zhì)量屬性分析、空間運(yùn)動(dòng)分析、裝配干涉分析、NC控制可加工性分析、機(jī)構(gòu)仿真等一系列的需求。概述第九頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章

二維CAD要想向三維CAD成功轉(zhuǎn)型，改變傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)思維是成功轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。在大學(xué)階段要開展三維CAD技術(shù)學(xué)習(xí)，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員的三維設(shè)計(jì)理念，提高技術(shù)人員的素質(zhì)及企業(yè)的整體技術(shù)水平，以適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)發(fā)展。

目前有很多三維CAD軟件如：UGNX、CATIA、Pro/E、SolidWorks、SolidEdge、Inventor等都可以完成二維圖形向三維模型的轉(zhuǎn)換。概述√第十頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章二、CAD的技術(shù)發(fā)展曲面造型技術(shù)實(shí)體造型技術(shù)參數(shù)化技術(shù)變量化技術(shù)特征造型20世紀(jì)70年代----飛機(jī)、汽車制造----計(jì)算機(jī)處理曲面問題-----法國開發(fā)出以表面模型為特征的自由曲面建模方法-----三維曲面造型系統(tǒng)CATIA----標(biāo)志CAD由二維向三維的理念轉(zhuǎn)變。SDRC公司1979-----基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件I-DEAS------能夠準(zhǔn)確表達(dá)零部件的全部屬性。20世紀(jì)80年代CV公司----參數(shù)化實(shí)體造型----設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有顯式對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)計(jì)結(jié)果的修改受尺寸驅(qū)動(dòng)----特點(diǎn)：基于特征設(shè)計(jì)、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)修改參數(shù)-----（Pro/ENGINEER)SDRC公司以參數(shù)化技術(shù)為藍(lán)本-------變量化技術(shù)（保留參數(shù)化優(yōu)點(diǎn)，克服不足）-----允許欠約束條件，可用公差分析、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)、設(shè)計(jì)優(yōu)化、初步方案設(shè)計(jì)等----全新體系結(jié)構(gòu)I—DEAS。CAD建模方法的一個(gè)新里程碑----特征兼有形狀和功能兩種屬性，包括產(chǎn)品的特定幾何形狀、拓?fù)潢P(guān)系、典型功能、繪圖表示、制造技術(shù)和公差要求-----更高層次的設(shè)計(jì)-----直接體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖----促進(jìn)CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)的發(fā)展。概述√第十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章二、CAD的技術(shù)發(fā)展集成化：發(fā)展趨勢：數(shù)字化制造技術(shù)大型CAD軟件高級(jí)編程語言促進(jìn)CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM的集成用數(shù)字化定量、表述、存儲(chǔ)、處理和控制的方法，支持產(chǎn)品全生命周期和企業(yè)的全局優(yōu)化運(yùn)作。數(shù)控機(jī)床數(shù)字化制造起點(diǎn)。Pro/E、UG、Solidworks等，不但具備強(qiáng)大的三維造型功能、而且具有良好的CAM加工及仿真功能。JAVA、VC++、VB等都具有和數(shù)字化機(jī)床的接口。（ComputerAidedDesign＆ProcessPlanning＆Manufacturing＆Engineering＆ProductDataManagement)概述√第十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章智能化:用戶專家系統(tǒng)（知識(shí)庫）工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)各種應(yīng)用子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫圖形處理系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性、日益增長的知識(shí)需求量、計(jì)算量、決策活動(dòng)要求在CAD系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用文字、圖形、圖像、語音等多媒體技術(shù)和人工智能技術(shù)大大提高自動(dòng)化設(shè)計(jì)程度。智能CAD將工程數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫及專家系統(tǒng)、擬人化用戶接口管理系統(tǒng)集成。概述第十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章網(wǎng)絡(luò)化20世紀(jì)90年代以來，CAD/CAPP/CAM技術(shù)日趨成熟

——跨國式動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟使用網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)

——進(jìn)行異地協(xié)同設(shè)計(jì)與加工

——針對(duì)某一特定產(chǎn)品，資源優(yōu)勢互補(bǔ)

——組成跨地域、靠電子網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的、統(tǒng)一指揮的運(yùn)營實(shí)體。網(wǎng)絡(luò)企業(yè)聯(lián)盟概述第十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章1.2CAD系統(tǒng)CAD系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)：CAD支撐軟件用戶接口與人機(jī)交互面向應(yīng)用的二次開發(fā)環(huán)境二維參數(shù)化特征幾何造型真實(shí)感圖形顯示異地協(xié)同虛擬設(shè)計(jì)Internet/Interanet應(yīng)用支撐PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理……機(jī)械CAD、建筑CAD、汽車CAD、廣告CAD…計(jì)算機(jī)硬件及系統(tǒng)軟件應(yīng)用層支撐層基礎(chǔ)層√第十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章CAD系統(tǒng)CAD硬件系統(tǒng)CAD軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用軟件支撐軟件系統(tǒng)軟件CAD系統(tǒng)√第十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章CAD系統(tǒng)幾種常用的CAD系統(tǒng)硬件：計(jì)算機(jī)---主機(jī)，由中央處理器、內(nèi)存儲(chǔ)器及外部設(shè)備接口等組成。輸入設(shè)備---包括鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、數(shù)字化儀、圖形輸入板、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等。輸出設(shè)備---顯示適配卡、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。外存儲(chǔ)器---可移動(dòng)存儲(chǔ)器和固定外存儲(chǔ)器。通信設(shè)備---利用網(wǎng)絡(luò)硬件將單臺(tái)計(jì)算機(jī)相互連接，構(gòu)成局域網(wǎng)或萬維網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)共享或者傳送信息?！痰谑唔摚财呤捻?，2022年，8月28日第1章應(yīng)用軟件支撐軟件系統(tǒng)軟件軟件系統(tǒng)的底層管理軟件，是支撐軟件和應(yīng)用軟件使用的平臺(tái)系統(tǒng)。操作系統(tǒng)、窗口管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、外部設(shè)備管理系統(tǒng)等。常用：MS-DOS、UNIX、MS-Windows、X-Windows等。支撐軟件是支持輔助用戶完成某些設(shè)計(jì)工作的具有通用功能的軟件高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言及其編輯系統(tǒng)：匯編語言、VB、VC++等數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Oracle、Sybase、SQLServer等有限元分析軟件：ASKA、ANSYS等計(jì)算機(jī)輔助工程軟件：ADAMS（機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析）等設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：二維與三維圖形支撐軟件：AutoCAD、Pro/E、UG、Solidworks等其他輔助軟件：圖形用戶接口（GUI）程序、異地協(xié)同虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)等StructuredQueryLanguage-結(jié)構(gòu)化語言查詢關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫：常用數(shù)學(xué)方法庫、常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫、可靠性設(shè)計(jì)軟件、優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件等各種專業(yè)程序庫：常用機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算方法庫、常用產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件包等應(yīng)用軟件為利用支撐軟件開發(fā)的解決本工程領(lǐng)域特定問題的軟件系統(tǒng)CAD系統(tǒng)CAD軟件系統(tǒng)√第十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章1.3CAD質(zhì)量保障體系CAD技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵CAD標(biāo)準(zhǔn)化ISO9000：2000版國際標(biāo)準(zhǔn)《CAD通用技術(shù)規(guī)范》企業(yè)在配置、擴(kuò)充CAD系統(tǒng)及應(yīng)用CAD系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)圖形系列標(biāo)準(zhǔn)CAD制圖標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CAD文件管理和光盤存檔標(biāo)準(zhǔn)其他標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語、漢字、軟件質(zhì)量、信息分類編碼等第十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章1.4用戶界面設(shè)計(jì)

Windows圖形用戶界面常用控件：通用控件——靜態(tài)控件、按扭控件、滾動(dòng)條控件、列表框控件、文本框控件和組合框控件。專用控件人機(jī)交互第二十頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章1.5設(shè)計(jì)資料管理

問題————如何將設(shè)計(jì)資料中的數(shù)表和線圖程序化，以便在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中調(diào)用。機(jī)械設(shè)計(jì)中需查閱大量設(shè)計(jì)資料、技術(shù)文件和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的研制包括設(shè)計(jì)計(jì)算、計(jì)算機(jī)繪圖和數(shù)據(jù)庫三方面內(nèi)容。一、設(shè)計(jì)資料的類型和處理方法輸入數(shù)據(jù)CAD作業(yè)輸出數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)資料數(shù)據(jù)流線圖、數(shù)表√第二十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章設(shè)計(jì)資料處理方法：1、公式化——原始公式、數(shù)據(jù)擬合2、數(shù)組化——針對(duì)單一、嚴(yán)格、無規(guī)律可循的數(shù)列3、數(shù)據(jù)文件——將數(shù)據(jù)和離散后的線圖存在數(shù)據(jù)文件中，應(yīng)用程序可調(diào)用。4、數(shù)據(jù)庫——將數(shù)據(jù)和離散后的線圖存在數(shù)據(jù)庫中，應(yīng)用程序需使用高級(jí)編程語言提供的數(shù)據(jù)庫接口調(diào)用數(shù)據(jù)庫。程序簡潔，占用空間和內(nèi)存小，但不適宜數(shù)據(jù)變化。簡單易用；但數(shù)組占內(nèi)存大，數(shù)據(jù)不易更改。適用于數(shù)據(jù)量小、不變的場合。程序簡潔，占內(nèi)存小，數(shù)據(jù)易更改；；但文件管理和控制缺少統(tǒng)一性和可靠性。適用于表格數(shù)據(jù)多的場合。數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)好，更改方便，數(shù)據(jù)冗余度小，統(tǒng)一性、可靠性和共享性好。適用于數(shù)據(jù)復(fù)雜場合。靈活運(yùn)用！設(shè)計(jì)資料管理√第二十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章數(shù)表的處理

一維數(shù)表例：由三角膠帶包角α查取修正系數(shù)kα用2個(gè)一維數(shù)組進(jìn)行程序化。floatalfa[8]={90.0,100.0,110.0,120.0,130.0,140.0,150.0,160.0};floatkalfa[8]={0.68,0.74,0.79,0.83,0.86,0.89,0.92,0.95};α90100110120130140150160kα0.680.740.790.830.860.890.920.951、數(shù)組化輸入、輸出、查找、排序設(shè)計(jì)資料管理第二十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章二維數(shù)表：齒輪傳動(dòng)工況系數(shù)KA

用二維數(shù)組進(jìn)行程序化

floata[3][3]={{1.0,1.25,1.75},{1.25,1.5,3.0},{1.5,1.75,3.25}};工況系數(shù)KK[i][j]工作平穩(wěn)

中等沖擊

較大沖擊

j=0j=1j=2工作平穩(wěn)

I=01.001.251.75輕度沖擊

I=11.251.503.00中等沖擊

I=21.501.753.25設(shè)計(jì)資料管理第二十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章檢索齒輪傳動(dòng)工況系數(shù)C語言程序：#include<stdio.h>main(){inti,j;floatka[3][3]={{1.0,1.25,1.75},{1.25,1.5,3.0},{1.5,1.75,3.25}};while(1){printf(“輸入原動(dòng)機(jī)載荷特性(0,1,2):”);scanf（“%d”，&i）;if(i>=0&&i<=2)break;}while(1){printf(“輸入工作機(jī)載荷特性(0,1,2):”)；scanf（“%d”，&j）;if(j>=0&&j<=2)break;}printf(“得到的齒輪工況系數(shù)為%f,”,ka[i][j]);}設(shè)計(jì)資料管理第二十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章數(shù)表的文件化數(shù)表數(shù)組化表示存在的不足：1）使程序膨脹、累贅，僅適合于小型數(shù)表；2）數(shù)據(jù)的獨(dú)立性較差數(shù)表文件化：可使程序簡練；使數(shù)表與應(yīng)用程序分離；一個(gè)數(shù)表文件可供多個(gè)應(yīng)用程序使用；提高數(shù)據(jù)系統(tǒng)的可維護(hù)性。設(shè)計(jì)資料管理第二十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章平鍵數(shù)表文件化設(shè)計(jì)資料管理第二十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章#include<stdio.h>#definenum=12structkey_GB{floatd1,d2,b,h,t,t1;}key;voidmain(){inti;FILE*fp;If((fp=fopen(“key.dat”,”w”))==NULL){printf(“Cannotopenthedatafile”);exit();}for(i=0;i<num;i++){printf(“record%d:d1,d2,b,h,t,t1=”,i;scanf(“%f,%f,%f,%f,%f,%f”,&key.d1,&key.d2,&key.b,&key.h,&key.t,&key.t1);fwrite(&key,sizeof(structkey_GB),1,fp);}fclose(fp);}設(shè)計(jì)資料管理建立數(shù)表文件C語言程序：第二十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日給定軸徑d尺寸，從“key.dat”文件檢索鍵槽尺寸，#include<stdio.h>#definenum=12structkey_GB{floatd1,d2,b,h,t,t1;}key;voidmain(){inti;FILE*fp;while(1){printf(“Inputtheshaftdiameterd=”);scanf(“%f”,&d);if(d>8&&d<=130)break;elseprintf(“Thediameterdisnotinrange,inputagain!”);}for(i=0;i<num;i++){fseek(fp,i*sizeof(structkey_GB),0);fread(&key,sizeof(structkey_GB),1,fp);if(d>key.d1&&d<=key.d2){printf(“Thekey:b=%f,h=%f,t=%f,t1=%f”,key.b,key.h,key.t,key.t1);break;}}fclose(fp);}第二十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章線圖的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)

線圖一般處理方法：附有公式的線圖：將公式直接編寫到程序中；一般線圖：先將線圖離散為數(shù)表，進(jìn)行程序化處理；復(fù)雜線圖：分別編程處理。設(shè)計(jì)資料管理第三十頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章一般線圖的處理

當(dāng)量齒數(shù)Zv

121416182226304050

齒形系數(shù)Y

3.483.223.033.913.733.603.523.403.32

x=0時(shí)漸開線齒輪當(dāng)量齒數(shù)和齒形系數(shù)關(guān)系曲線

分割離散原則：各分割點(diǎn)間的函數(shù)值不致相差很大。設(shè)計(jì)資料管理第三十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章復(fù)雜線圖的處理

對(duì)數(shù)坐標(biāo)直線邊方程：若給出Px值，可求得lgNy?？傻茫篤帶選型折線圖設(shè)計(jì)資料管理第三十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章voidbelt(intn,floatp,int*k){floatc;c=log10(490.0)+(log10(p)-log10(0.8))*(log10(4900.0)-log10(490.0))/(log10(3.8)-log10(0.8))if(n>=4900||n>=10**c)*k=0;O型帶else{c=log10(100.0)+(log10(p)-log10(1.0))*(log10(3400.0)-log10(100.0))/(log10(10.5)-log10(1.0))if(n>=3400||n>=10**c)*k=1;A型帶else{……}}}C語言實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)資料管理第三十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章數(shù)表的公式化處理改寫成為：可見，g(x)是兩個(gè)基本插值多項(xiàng)式的線性組合。

線性插值

(兩點(diǎn)插值）X

x1x2x3……….xn

Y

y1y2y3……….yn

列表函數(shù)設(shè)計(jì)資料管理第三十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章線性插值C語言函數(shù)程序floatinter(floatx,floatx1,floatx2,floaty1,floaty2){floaty;y=y1+(y2-y1)/(x2-x1)*(x-x1);return(y);}設(shè)計(jì)資料管理第三十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章拋物線插值（三點(diǎn)插值）

設(shè)計(jì)資料管理第三十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章函數(shù)擬合

曲線不要求通過已知節(jié)點(diǎn)，僅反映數(shù)據(jù)變化趨勢——誤差。機(jī)械設(shè)計(jì)中有些數(shù)表需要找函數(shù)關(guān)系，有些線圖并沒給曲線函數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很難用數(shù)學(xué)公式表示，需用曲線公式（即擬合方程）近似反映參數(shù)間的關(guān)系。誤差大，不能滿足設(shè)計(jì)要求；精度高，求解困難將擬合方程的誤差控制在允許范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)資料管理第三十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章曲線擬合的方法

常用的典型方法是最小二乘法

為了達(dá)到最好擬合，應(yīng)使各節(jié)點(diǎn)的最小偏差平方和為最小。設(shè)計(jì)資料管理√第三十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章

線圖程序化的步驟：

線圖數(shù)表化。要注意：弄清線圖坐標(biāo)的含義，確切掌握坐標(biāo)的比例性質(zhì)、大小和量綱；讀準(zhǔn)數(shù)值，尤其是特征點(diǎn)--起點(diǎn)、終點(diǎn)、峰點(diǎn)、谷點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、中點(diǎn)等。確定合理的精度，控制誤差在允許的范圍之內(nèi)。正確運(yùn)用分段原則。按曲線走向，相似部分作為一段，分段擬合，使方程簡化并且可提高精度。選擇合適的擬合方程。采用多種方程分別擬合，從中選出最佳方案。根據(jù)建立的擬合方程編程。線性方程擬合

對(duì)數(shù)方程擬合

指數(shù)方程擬合

對(duì)數(shù)指數(shù)方程擬合

多項(xiàng)式擬合

設(shè)計(jì)資料管理第三十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章線性方程擬合原理

有N組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)xi,yi，設(shè)線性方程的形式是：y=a+bx

根據(jù)最小二乘法定義，為了達(dá)到最好擬合，應(yīng)使各節(jié)點(diǎn)的最小偏差平方和為最小。設(shè)S(a,b)為偏差平方和，則:

對(duì)上式求偏導(dǎo)并使之為零，得:設(shè)計(jì)資料管理第四十頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章線性擬合舉例

將Z型帶長度系數(shù)KL與基準(zhǔn)長度Ld之間關(guān)系數(shù)據(jù)用線性方程擬合。設(shè)計(jì)資料管理第四十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章對(duì)數(shù)方程擬合原理

設(shè)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)xi,yi，設(shè)對(duì)數(shù)方程形式為：y=a+blnx

采用變量代換的方法，使之回歸為線性方程形式。令X=lnx,同線性方程擬合可求出系數(shù)a，b值。

注意：這里Xi=lnxi，其偏差平方和：設(shè)計(jì)資料管理第四十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——數(shù)據(jù)之間的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系邏輯結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)線性表非線性表順序存儲(chǔ)鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)邏輯結(jié)構(gòu)指數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，不考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)指數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)存器中的表示和映像，指數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料管理√樹狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)第四十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章在這種結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)數(shù)據(jù)元素僅與它前面的一個(gè)和后面的一個(gè)數(shù)據(jù)元素相聯(lián)系，因而只能表達(dá)數(shù)據(jù)間的簡單順序關(guān)系。下圖就表示了一個(gè)線性結(jié)構(gòu)：線性表是一個(gè)由n（n≥0）個(gè)數(shù)據(jù)元素a1,a2,a3...an組成的有限序列，表中的每一個(gè)數(shù)據(jù)元素，除了第一個(gè)和最后一個(gè)，僅有一個(gè)直接前驅(qū)和直接后繼。當(dāng)n=0，稱為空表。線性表邏輯結(jié)構(gòu)

（a1,a2,a3,…,ai-1,ai,ai+1,…,an)例如：光軸軸徑系列值表示成線性表形式：

（3，6，10，14，18，...）線性表物理結(jié)構(gòu)

既可以采用順序存儲(chǔ)，也可以采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。在計(jì)算機(jī)中表現(xiàn)為：數(shù)組、字符串、棧和隊(duì)列等設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第四十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章1、線性表的順序存儲(chǔ)在這種結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)數(shù)據(jù)元素僅與它前面的一個(gè)和后面的一個(gè)數(shù)據(jù)元素相聯(lián)系，因而只能表達(dá)數(shù)據(jù)間的簡單順序關(guān)系。下圖就表示了一個(gè)線性結(jié)構(gòu)：利用連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存放各數(shù)據(jù)元素。如將G1(12),G2(12)...G5(12)一維數(shù)組存入計(jì)算機(jī)，則各數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)順序與邏輯順序一致，也為依次排列。數(shù)據(jù)元素與其存放地址之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)類型相同，占用的存儲(chǔ)單元長度相同。

順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)占用存儲(chǔ)單元少，簡單易行，結(jié)構(gòu)緊湊。但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)缺乏柔性，若要增刪數(shù)據(jù)，必須重新分配存儲(chǔ)單元，因而不適合需要頻繁修改、補(bǔ)充、刪除數(shù)據(jù)的場合。設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用√第四十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章2、線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)最簡單；第一節(jié)點(diǎn)的地址在表頭指針head中，最后節(jié)點(diǎn)設(shè)為null（空）；沿指向順序操作。即把數(shù)據(jù)的地址分散存放在其他有關(guān)的數(shù)據(jù)中，并按照存取路徑進(jìn)行鏈接。用指針保存前趨和后繼，存儲(chǔ)順序和邏輯順序不必一致。

在鏈接存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，一個(gè)數(shù)據(jù)元素項(xiàng)由信息字段（INFO）和指針字段(POINT)組成。鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)分為單向鏈表、雙向鏈表、循環(huán)鏈表設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用√第四十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章每個(gè)節(jié)點(diǎn)增一指針域，next存后繼，last存前趨，雙向操作，易于修補(bǔ)。設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第四十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章單向或雙向鏈表首尾相接設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第四十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章數(shù)據(jù)元素的一對(duì)多關(guān)系樹表示了元素之間的層次關(guān)系，這種關(guān)系就仿佛一棵倒長的樹，故樹中只有一個(gè)沒有前驅(qū)的結(jié)點(diǎn)稱為樹根，其它結(jié)點(diǎn)僅有一個(gè)直接前驅(qū)結(jié)點(diǎn)；樹中結(jié)點(diǎn)的最大層次稱為樹的深度（或高度）；結(jié)點(diǎn)的子樹的個(gè)數(shù)稱為度；度數(shù)是0的結(jié)點(diǎn)稱為樹葉。邊雙親——節(jié)點(diǎn)——孩子（兄弟）3、樹狀結(jié)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)中樹狀結(jié)構(gòu)常用，是非線性結(jié)構(gòu)，需多重鏈表和多指針域。如產(chǎn)品的裝配過程。設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第四十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章多前趨和后繼。如某個(gè)零件的加工工藝路線。數(shù)據(jù)元素的多對(duì)多關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用：如為設(shè)計(jì)資料的數(shù)據(jù)描述提供依據(jù)；為數(shù)據(jù)檢索提供條件；為數(shù)據(jù)通訊提供條件等。設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用4、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多前趨和后繼。第五十頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)是三種數(shù)據(jù)管理技術(shù)之一，是在人工管理，文件管理技術(shù)上發(fā)展起來的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。

特點(diǎn)說明復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型

即在描述數(shù)據(jù)的同時(shí)，也描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。數(shù)據(jù)共享性好，冗余度低

數(shù)據(jù)庫從整體觀點(diǎn)處理數(shù)據(jù)，面向系統(tǒng)，因而彈性大，使用靈活，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性

數(shù)據(jù)可獨(dú)立于程序存在，應(yīng)用程序也不必隨數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化而修改。數(shù)據(jù)具有安全性和完整性

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的控制功能，保護(hù)數(shù)據(jù)，防止不合理使用；保證數(shù)據(jù)的確定性、有效性和相容性，即數(shù)據(jù)的完整性。設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第五十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS（DataBaseManagementSystem）來保障的，因而DBMS是數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)模型：網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫層次數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹狀結(jié)構(gòu)，如IBM的IMS（InformationManagementSystem)數(shù)據(jù)的集中和共享數(shù)據(jù)的獨(dú)立和抽象問題設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)庫技術(shù)√第五十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL——IBM提出的一個(gè)綜合、通用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言，功能包括查詢、操作、定義和控制，同時(shí)又是一種非過程化的語言，只為用戶指出做什么，但不需指出如何做。它集成了數(shù)據(jù)庫生命周期的全部操作。主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件：1、IBM的DB2/DB2universaldatabase2、Informix與InformixIDS20003、Sybase與SybaseASE(SybaseSQLServer——關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件）Informix_information+unix;sybase_system+database設(shè)計(jì)資料管理數(shù)據(jù)庫技術(shù)第五十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章1.6圖形基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。主要內(nèi)容是研究如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形，以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理和算法。圖形通常由點(diǎn)、線、面、體等幾何元素和灰度、色彩、線型和線寬等非幾何元素組成。第五十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章1.6圖形基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)圖形生成的方法？1、應(yīng)用圖形設(shè)備接口或圖形應(yīng)用程序接口（GDI或API）2、使用標(biāo)準(zhǔn)圖形數(shù)據(jù)交換文件(DXF、WRML等）3、二次開發(fā)語言（AutoCAD）4、使用圖形對(duì)象嵌入方式（ActiveXAutomation/OLE技術(shù)）第五十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章計(jì)算機(jī)圖形生成基礎(chǔ)？一、二維圖形坐標(biāo)的選取用戶坐標(biāo)系設(shè)備坐標(biāo)系假想設(shè)備坐標(biāo)系（0~1）變換（世界坐標(biāo)系）（物理坐標(biāo)系）？？二、窗口與視圖區(qū)窗口視圖區(qū)坐標(biāo)變換公式？？圖形基礎(chǔ)直線是繪圖的基本單元。兩點(diǎn)成線。點(diǎn)的位置通常在一個(gè)規(guī)定的坐標(biāo)系中被定義。圖形系統(tǒng)常使用笛卡爾直角坐標(biāo)系。（圖形顯示或繪圖機(jī)輸出）第五十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章窗口矩形觀察框，用以顯示感興趣的圖形內(nèi)容。窗口一般用矩形對(duì)角坐標(biāo)表示。涉及圖形剪裁技術(shù)。窗口也可定義為圓形、多邊形等異型窗口。窗口可以嵌套。窗口視區(qū)在圖形設(shè)備上定義的矩形區(qū)域。

視區(qū)同樣用矩形對(duì)角坐標(biāo)表示。視區(qū)應(yīng)小于等于屏幕區(qū)域，可在同一屏幕上定義多個(gè)視區(qū)。圖形基礎(chǔ)第五十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日第1章窗口與視區(qū)坐標(biāo)點(diǎn)的變換：圖形基礎(chǔ)圖形變換是圖形的幾何信息經(jīng)過幾何變換后產(chǎn)生新的圖形。包括圖形的變比例、平移、旋轉(zhuǎn)及對(duì)稱變換等。兩種形式：圖形不變，坐標(biāo)系改變圖形改變，坐標(biāo)系不變√第五十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日1.工