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1、第三章CAD/CAM软件开发基础学习目标◆掌握软件开发所需数据结构的基本理论◆学会利用计算机，针对工程设计中不同数据的形式，采用适当的方式进行处理◆了解数据管理几种方法的特点◆掌握排序、查找的基本方法和数据库的基础知识，会编写排序、查找程序。学习重点：工程数据的程序化方法延边大学工学院1学习内容延边大学工学院2工程数据的程序化意义◆在产品设计过程中,设计人员要引用到各种工程手册、经验数据表、实验曲线、图表以及各种设计标准和规范等。◆为了提高设计工作的效率和自动化程度，在CAD/CAM系统中需要对这些数据资料
2、进行适当的加工和处理，使之成为某种软件程序可调用的形式，以便用户在设计过程中由程序自动进行数据的检索和查询，因此需要各种计算机数据处理技术。延边大学工学院3工程数据的程序化方法数值程序化◆用数组形式存储数据是将使用的各个参数及其函数关系用一种合理编制的程序存入计算机，以便运行使用。◆用数学公式计算数据如果所使用的数值是一组单一、严格但能找到某种规律的数列，则不必定义数组逐项赋值，将反映这种规律的数学公式编入程序，通过计算即可快速、准确地达到目的。延边大学工学院4工程数据的程序化方法数表程序化离散的列表
3、数据称为“数表”，例如经验数表、各种设计标准和规范等设计资料。对数表进行适当的处理，使之成为程序可调用或计算机易于检索的过程称为“数表程序化”。◆屏幕直观输出法如果数表幅面不大，其中数据为实验取得或长期经验积累的有限个离散数值，实际使用中经常允许根据情况考虑，选取中间数值，仅凭程序中简单的条件判断难以正确选取。此时，可采用屏幕直观输出法，将整个表格可视化地显示在屏幕上。◆数组存储法如果表格中的数据项目略多、确定而无规律，要解决的问题就是数据的存储与检索。可采用定义多个一维数组或二维数组的办法存储数据，程序运
4、行时，判断选择。延边大学工学院5工程数据的程序化方法◆公式计算法工程手册中数据的来源（两大类）已知明确的函数关系表示形式：表格或曲线实验和经验获取的数据表示形式：表格或曲线工程数据的处理方法：插值法曲线拟合法延边大学工学院6平键的公称尺寸(mm)延边大学工学院7平键的公称尺寸程序化延边大学工学院8数表程序化方法的缺点对于数据量很大的数表,如机械制造中的切削力和切削用量数表,用数组处理或编成独立的数据文件都要占用相当多的计算机存储资源,而且在进行数据查找时还将消耗大量的计算机检索数据的时间。列表函
5、数只能给出节点x,x,x,…x,上的函数123n值yyy…y而不能给出节点之间其它点的函数1,2,3,n,值。如果仅用附近节点上的函数值来代替,则存在一定的误差。延边大学工学院9工程数据的程序化方法插值法基本思想：构造某个简单的函数Y=P（x）作为列表函数f（x）的近似表达式，计算P（x）值以得到f（x）的近似值，并使f（x）=P（x）成立，称P（x）为f（x）的插值ii函数，点x，x，….，称为插值节点。12◆常见方法：线性插值拉格朗日插值延边大学工学院10工程数据的程序化方法线性插值（两点插值）插值
6、点P的相邻两点：y=f（x），11y=f（x），近似认为函数在此区间呈线性，22根据几何关系求插值点P对应于x的函数值y。一般式为（线性插值公式）：延边大学工学院11工程数据的程序化方法◆拉格朗日插值线性插值只能利用两个节点的信息，因此线性插值的误差比较大，难以满足要求。为了提高精度应采用多次插值公式，提高插值精度。拉格朗日插值是最常用的多节点插值方法。◆分段插值在插值范围内将节点分为若干段，然后再每个分段上用低阶插值。延边大学工学院12工程数据的程序化方法函数插值的缺点插值公式在几何上是用严格通过各个
7、节点(xy)，i=1,2,3,…n的曲ii线来代替列表函数曲线。但是通过试验所得的数据(xy)本身就可能带ii有误差，个别数据的误差甚至可能还很大。这样按插值方法建立的公式必然保留了原有误差。严格通过所有各个节点的插值公式通常是一个高次多项式，对此公式作进一步处理比较困难。用分段插值法虽然可以降低多项式次数，但分段后各曲线的连接处不能保证曲线的光滑连续，因此在某些轮廓设计中不符合要求。延边大学工学院13工程数据的程序化方法线图程序化线图一般处理方法：附有公式的线图：将公式直接编写到程序中一般线图：先将
8、线图离散为数表，进行程序化处理复杂线图：分别编程处理由于实际工程问题比较复杂，往往很难将实验数据用公式来精确描述，而常常采用某个曲线公式近似地反映数据间的关系，这就是所谓的经验公式。建立这种经验公式的过程称为曲线拟合。拟合原理：拟合曲线并不严格通过所有节点，而是尽可能反映给定数据的趋势并逼近实际曲线。最常用方法为最小二乘法。延边大学工学院14曲线拟合示意图延边大学工学院15工程数
