第三章CAD_CAM软件开发基础_机械CAD_CAM技术

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1、第三章CAD/CAM软件开发基础本章主要介绍CAD/CAM系统中的工程数据的程序化、数据存储管理的数据结构，管理方法，和软件开发的基本规范。3.1工程数据的程序化一、数值程序化1、数组形式存储数据：例：表3.1齿轮标准模数的数组形式存储数据，可以将表3.1的数据用一个一维数组存储数据M[i]，这样将机械设计计算得到的计算模数选取标准模数的程序框图见图3.1，参考程序见P299程序1。M[1]=2M[2]=2.25M[3]=2.5…M[21]=142、数学公式计算和存储数据：例：有一组标准直径数据60，70，80，90，110，120，分析可以得出，工程计算的

2、直径数据可以按下面公式选择标准直径数据，程序框图见图3.2D=int(Dc/10.02)*10+10Dc计算直径数据设Dc=65,D=int(65/10.02)*10+10=int(6.478)*10+10=6*10+10=70二、数据表格的程序化处理1、屏幕直观输出法例：表3.2齿轮传动强度计算的使用系数Ka，主要由以下两个因数决定：（1）工作特性（2）机械载荷特性这样无法用前面的数组和数学公式方法解决，屏幕直观输出法采用屏幕直观提示，根据（1）工作特性和（2）机械载荷特性的情况，按照表格人工决定使用系数Ka值。2、数组存储法当表格中的数据项目较多时，并采

3、用数值表示时，采用数组存储法存储表格中的数据。例：图3.3和表3.3平键和键槽的断面尺寸数据表，断面尺寸数据由轴径、平键的宽、高、键槽的尺寸t、t1组成。可以分别用五个数组dc[i]、b[i]、h[i]、t[i]和t1[i]表示。图3.4和P300中的程序2表示的是程序框图和参考程序。3、公式计算法(1)线性插值例：表3.4蜗轮当量齿数Zv与齿形系数YF的关系表,表中所示当量齿数Zv与齿形系数YF无明显数学关系如计算的Zv=25.67，采用线性插值计算2、拉格朗日插值线性插值采用两点插值方法，如图3.5所示，当曲线较弯曲时，误差较大，因此，需要多点插值方法，

4、拉格朗日插值就是采用多点插值方法，拉格朗日插值多项式为：式中：三、线图程序化线图程序化是将曲线和图表使用数学方法拟合成函数或方程，最常用的方法为最小二乘法。原理是使拟合的方程的偏差平方和S(a,b)最小。1、线性拟合设有n组实验数据（xi,yi）,要拟合成一直线方程：y=a+bx，系数a，b由下式求得，线性拟合的参考程序见P302的程序3。2、对数拟合有n组实验数据（Xi,yi）,要拟合成对数方程：y=a+blnX只要设x=lnX，就转换为线性拟合：y=a+bx根据线性拟合，求出系数a，b，就得到了对数拟合的解。3、指数拟合有n组实验数据（Xi,Yi）,要拟

5、合成指数方程：Y=AXb方程两边取对数，得到：lnY=lnA+blnX设x=lnX，a=lnA，y=lnY，就转换为线性拟合：y=a+bx根据线性拟合的方法，求出系数a，b，计算A=ea，得到了指数拟合的方程Y=AXb。4、最小二乘法拟合举例：(1)、O型带长度系数KL和内周长Li之间的关系见表3.6，请使用最小二乘法拟合表3.6中O型带长度系数KL和内周长Li之间的关系曲线采用不同的方程加以拟合,求得曲线方程:线性拟合：对数拟合：指数拟合：对数指数拟合：二次方程拟合：五种不同的拟合平方，由表3.7得出：二次方程拟合的偏差平方和最小，但是共有四组数据有偏差，

6、而对数拟合，虽然偏差平方和比二次方程拟合略大，但是只有四组数据有偏差，而最大的绝对偏差与二次方程拟合的相同，均为最小值0.01。因此，表3.6中O型带长度系数KL和内周长Li之间的合适的拟合关系曲线为对数拟合方程：(2).图3.7表示的是齿轮在不同角速度下影响动载荷的实验曲线，求拟合方程。对于图3.7所示的曲线，很难用典型曲线方程（例如：指数、对数）描述，若采用多项式拟合：多项式的计算值与曲线的数据有较大的偏差，原因是曲线的前后趋势变化较大，很难用一个多项式拟合，因此，遇到这样情况，应该采用分段拟合的办法。3.线图程序化的总结(1)、线图的数据表示方法，注意

7、读图和曲线。(2)、确定合理的精度，精度过高，拟合复杂，过低，不能满足要求(3)、正确运用分段拟合方法(4)、选择合适的曲线拟合方程(5)、将拟合的曲线方程，编写程序，便于今后调用。一、基本概念1、实体2、属性3、属性值4、域5、数据：可以分为字符、数值、组合、记录、文件、数据库等3.2CAD/CAM中的数据结构二、数据结构数据结构是指数据之间的结构关系。包括数据的逻辑结构和物理结构。1、数据的逻辑结构描述数据之间的逻辑关系，有线性结构和非线性结构两种。（1）线性结构：指按顺序简单进行排列。（2）非线性结构：无法按顺序简单进行排列,例如图3.9、3.112、

8、数据的物理结构数据的物理结构指数据在计算机内部的存储