计算机辅助设计制造实验指导书

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1、HEWLETT-PACKARD计算机辅助设计与制造实验指导书姜志宏2012-6该指导书为工业工程专业学习设计，旨在增强学生工业背景、计算机应用能力。配套教材：刘极峰.计算机辅助设计与制造.高等教育出版社目录实验一AutoCAD绘制三维实体的方法和技巧3实验三梁平面框架结构的有限元分析7实验四基于MATLAB语言的机械优化设计12实验五用Matlab进行数据拟合16实验六用MATLAB实现拉格朗日插值、分段线性插值20实验七SimMechanics建模及机构系统仿真25实验八开目KMCAPP工艺编制38实验九数控车编程与仿真实验57实验十数控铣床模拟编程64实验一AutoCAD绘制三维

2、实体的方法和技巧一、实验目的1.熟悉创建实体的命令及功能；2.掌握实体的编辑及三维操作；3.绘制如图7-1所示的三维实体。图7-1组合体二、实验设备1.586以上主机一台2.显示器3.鼠标器4.键盘5.打印机或绘图仪三、实验内容：创建图7-1所示立体的三维实体模型。绘图步骤：1.分析图形：该立体可分为由左右对称的两个耳板和中间开有矩形槽的空心圆柱组成。2.绘制平面图形，并把俯视图上的左右两个耳板创建成面域。绘图（下拉式菜单）→边界→边界创建→面域→拾取点→拾取内部点↙3.单击（西南等轴测）图标，视图显示方式为轴测图。单击（建模工具栏）→拾取俯视图中左右耳板、耳板上的圆→指定高度6↙单

3、击（建模工具栏）→拾取俯视图中间的两个圆→指定高度20↙拉伸后如图7-2所示。4.在俯视图上绘制10×40的矩形，并定义成面域。单击（建模工具栏）→拾取矩形→指定高度6↙以长方体上表面中心为基准，将其移动到圆柱顶面；使长方体的上表面中心与圆柱顶面图7-2在俯视图上拉伸出立体的圆心对齐，如图7-3所示。5.单击（差集）→拾取大圆柱、左右两个耳板↙→小圆柱、长方体、耳板上的两个小圆柱↙；6．单击（并集）→窗选所有实体↙→完成实体绘制如图7-4所示。7.单击（概念视觉样式）↙，效果图见图7-5所示。图7-3移动长方体到圆柱上端面图7-4布尔运算结果图7-5着色后效果实验三梁平面框架结构的有

4、限元分析实验目的：了解MATLAB有限元分析功能；了解有限元分析的过程；实验内容：如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，结构中各个截面的参数都为：，，。试基于MATLAB平台求解该结构的节点位移以及支反力。图3-19框架结构受一均布力作用步骤：对该问题进行有限元分析的过程如下。（1）结构的离散化与编号将该结构离散为3个单元，节点位移及单元编号如图3-20所示，有关节点和单元的信息见表3-5。（a）节点位移及单元编号（b）等效在节点上的外力图3-20单元划分、节点位移及节点上的外载（2）各个单元的描述首先在MATLAB环境下，输入弹性模量E、横截面积A、惯性矩I和长度L，然后

5、针对单元1，单元2和单元3，分别二次调用函数Beam2D2Node_ElementStiffness，就可以得到单元的刚度矩阵k1(6×6)和k2(6×6)，且单元2和单元3的刚度矩阵相同。>>E=3E11;>>I=6.5E-7;>>A=6.8E-4;>>L1=1.44;>>L2=0.96;>>k1=Beam2D2Node_Stiffness(E,I,A,L1);>>k2=Beam2D2Node_Stiffness(E,I,A,L2);（3）建立整体刚度方程将单元2和单元3的刚度矩阵转换成整体坐标下的形式。由于该结构共有4个节点，则总共的自由度数为12，因此，结构总的刚度矩阵为KK(

6、12×12)，对KK清零，然后两次调用函数Beam2D2Node_Assemble进行刚度矩阵的组装。>>T=[0,1,0,0,0,0;-1,0,0,0,0,0;0,0,1,0,0,0;0,0,0,0,1,0;0,0,0,-1,0,0;0,0,0,0,0,1];>>k3=T'*k2*T;>>KK=zeros(12,12);>>KK=Beam2D2Node_Assemble(KK,k1,1,2);>>KK=Beam2D2Node_Assemble(KK,k3,3,1);>>KK=Beam2D2Node_Assemble(KK,k3,4,2)KK=1.0e+008*1.443100.01

7、27-1.416700-0.026400.012700002.13280.00560-0.00780.00560-2.125000000.01270.00560.01350-0.00560.0027-0.012700.0041000-1.4167001.443100.0127000-0.026400.01270-0.0078-0.005602.1328-0.00560000-2.1250000.00560.00270.0127-0.00560.013500