《計算機繪圖》《機械優(yōu)化設計》實驗指導書

1、精品資料推薦三維實體造型計算機繪圖機械優(yōu)化設計實驗指導書23三維實體造型實驗指導書、夕4-刖百實驗是掌握科學技術的重要手段。通過三維實體造型課程實驗，使學生受到實驗方法和實驗技能的基本訓練，加深對三維實體造型方法的理解，掌握用ProE軟件進行實體造型的基本技能，做到理論與實踐相結合。本實驗指導書內容包括：實驗一，草繪截面；實驗二，創(chuàng)建零件特征模型；實驗三，創(chuàng)建裝配體模型；實驗四，工程圖的生成與編輯。目錄實驗一草繪截面實驗二創(chuàng)建零件特征模型實驗三創(chuàng)建裝配體模型實驗四工程圖的生成與編輯實驗一草繪截面1實驗目的(1) 了解Pro/E軟件的安裝方法；(2) 熟悉Pro/E軟件的草繪和三維模型創(chuàng)建界面；

2、(3) 掌握零件截面的草繪方法；2實驗設備Pro/E軟件、高檔HP計算機。3實驗方法草繪、約束4實驗內容(1)熟悉Pro/E軟件界面(2)繪制一個截面草圖吊鉤平面圖5. 實驗步驟(1) )進入Pro/E軟件界面，熟悉界面各區(qū)域；(2) 由“新建”進入草繪界面，熟悉各圖元繪制、尺寸標注與編輯、約束等工具(3) 按先已知線段，再中間線段，后連接線段；先直線后弧線的順序繪制吊鉤注意：靈活使用約束方法將大大提高繪圖速度。6. 考核要求當場評定成績。根據操作規(guī)范情況、草圖質量給出優(yōu)、良、中、及格和不及格，并及時登記成績。實驗二創(chuàng)建零件特征模型1實驗目的(1) 熟悉三維模型創(chuàng)建界面；(2) 掌握各種三維零

3、件特征模型的創(chuàng)建方法；( 3)掌握零件表面渲染方法；( 4)掌握基準點、軸、面的創(chuàng)建方法；(5) 培養(yǎng)學生的空間構思能力和創(chuàng)新設計能力。2實驗設備Pro/E軟件、高檔HP計算機。3實驗方法拉伸、旋轉、掃描、圓角、拔模、渲染、創(chuàng)建基準。4實驗內容用各種方法創(chuàng)建：連桿、瓶口座、酒瓶、法蘭盤、斜面模型、沙發(fā)、變形接頭、吊鉤、螺栓、斜孔模型5. 實驗步驟(1) 由“新建”“零件”進入零件建模界面(2)用拉伸方法創(chuàng)建： 連桿模型； 兩圓柱筒相貫模型四通管接頭(自行設計)。(3)用旋轉法、圓角等方法創(chuàng)建： 瓶口座模型； 酒瓶模型。要求結構合理，比例協調，具有觀賞性(自行設計)。(4)用拉伸、旋轉、掃描、圓

4、角、陣列、渲染方法創(chuàng)建： 12孔均布的法蘭盤模型； 縱向和橫向尺寸按一定規(guī)律變化的階梯模型。(5)用創(chuàng)建筋和拔模特征方法創(chuàng)建：斜面模型(6) 用拉伸、旋轉、掃描、圓角、陣列、渲染方法創(chuàng)建：沙發(fā)模型沙發(fā)或椅子，要求結構合理，比例協調，美觀大方，實用性強(自行設計)。(7) 用掃描和混合方法創(chuàng)建： 變形接頭模型； 吊鉤。要求結構合理，比例協調，實用性強(自行設計)；(8)用拉伸或旋轉、螺旋掃描、基準特征方法創(chuàng)建： 螺栓模型； 斜孔模型。要求結構合理，比例協調(自行設計)。6.考核要求：提交實驗報告共7分和電子文檔。根據評分細則給出優(yōu)、良、中、及格和不及格，并及時登記成績。實驗三創(chuàng)建裝配體模型1實驗

5、目的(1) 熟悉裝配體模型創(chuàng)建界面；(2) 掌握三維裝配體的裝配方法；3)培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。2實驗設備Pro/E軟件、高檔HP計算機。3實驗方法移動、匹配、對齊、相切。4. 實驗內容自行設計創(chuàng)建一個4個有以上零件并有螺紋連接的裝配體模型。5. 實驗步驟（1） 創(chuàng)建各零件模型；（2）由“新建”“組件”進入裝配界面；（3）創(chuàng)建裝配體；（4）進行干涉檢查。6. 考核要求（1） 要求結構合理，比例協調，有實用性。（2） 提交實驗報告和電子文檔。（3） 根據操作規(guī)范情況、模型的質量以及是否有創(chuàng)新給出優(yōu)、良、中、及格和不及格。實驗四工程圖樣的生成和編輯1實驗目的（1） 熟悉工程圖模塊界面；（2）

6、 掌握工程圖生成方法；（3）熟練編輯工程圖。2實驗設備Pro/E軟件、高檔HP計算機。3實驗方法插入普通視圖、鎖定、移動、草繪。4實驗內容將實驗三中所創(chuàng)建的裝配體生成二維工程圖，并對其進行編輯；將該圖樣轉換為AutoCAD并進行修改與完善。5. 實驗步驟（ 1）由“新建”“繪圖”進入工程圖界面；（ 2）創(chuàng)建三視圖；（ 3）創(chuàng)建局部視圖和局部放大圖；（ 4）創(chuàng)建剖視圖；（ 5）將工程圖轉換至AutoCAD中，修改尺寸并保存。6. 考核要求（ 1）提交實驗報告和電子文檔；（ 2）根據操作規(guī)范情況、圖紙的質量給出優(yōu)、良、中、及格和不及格，并及時登記成績。計算機繪圖實驗指導書全臘珍編湖南農業(yè)大學工學院

7、、夕4-刖百實驗是掌握科學技術的重要手段。通過計算機繪圖課程實驗，使學生受到實驗方法和實驗技能的基本訓練，加深對圖學基本概念理解，掌握計算機繪圖的基本技能，做到理論與實踐相結合。本實驗指導書內容包括：實驗一，繪圖設置；實驗二，工程圖的繪制與編輯。教學實驗須知為了確保實驗順利進行，達到預定的目的，應做到下列幾點：一、作好實驗的準備工作1預習實驗指導書，明確本次實驗的目的，方法和步驟。2復習教材，弄清本次實驗有關的知識原理。二、遵守實驗室的規(guī)章制度：1實驗時應嚴肅認真，保持安靜和整潔，不準亂拋紙屑，不隨地吐痰。2愛護設備及儀器，并嚴格遵守操作規(guī)程。3凡與本次實驗無關的設備及儀器切勿任意動用。4實驗

8、完畢后，應將設備及儀器恢復到原來正常狀態(tài)。三、認真做好實驗：1注意聽好指導教師對本次實驗的講解，實驗時，應有嚴格的科學作風，認真細致地按照實驗指導書中所要求的實驗方法與步驟進行。2在實驗過程中，應注意觀察分析所繪圖樣，若發(fā)現異?，F象，應及時總結。3教學實驗是培養(yǎng)學生動手操作技能的重要環(huán)節(jié)，因此每個學生務必自己動手，完成所有實驗環(huán)節(jié)。4每次實驗后一定要認真地，獨立地完成實驗報告，交指導老師批改。四、實驗報告按學校統(tǒng)一的實驗報告形式提交實驗報告，實驗報告內容包括：實驗目的、實驗原理、主要設備器材、實驗步驟及圖紙。五、實驗成績1根據學生參加實驗的態(tài)度和表現，在教師批閱完實驗報告的基礎上，按優(yōu)、良、中

9、、及格、不及格五級評定實驗成績。2未完成所規(guī)定的實驗或實驗成績不合格者，應補做或重作實驗，否則不準參加本課程的期終考試。3本課程的實驗成績，按比例計入本課程考試的總評成績。目錄實驗一繪圖設置實驗二工程圖繪制與編輯實驗一繪圖設置1實驗目的(1) 掌握AutoCAD圖層設置方法；(2) 熟練掌握尺寸和文字的設置、標注與編輯；(3) 掌握圖塊設置方法；2實驗儀器AutoCAD軟件，品牌P4計算機。3實驗內容(1) AutoCAD圖層設置；(2) 簡單圖形繪制；(3) 尺寸和文字的設置、標注與編輯；(4) 分別設置1個表面粗糙度符號和1個標題欄圖塊；4實驗方法集中講解和個別輔導。5實驗步驟第一步進入A

10、utoCAD界面，熟悉各工具的作用；第二步選擇合適的模版；第三步進行圖層設置；第四步熟悉各項繪圖工具，進行簡單圖形繪制；第五步文字設置、尺寸設置；第六步繪制一個平面圖形并進行文字與尺寸標注和編輯；第七步繪制1個表面粗糙度符號和1個標題欄，并設置為塊。6考核要求本實驗項目8學時，分兩次課進行，第一次課熟悉各項命令和工具的使用；第二次課繪制1個標高符號和1個標題欄，設置為塊，并當場評定成績，根據各項設置速度和質量給出優(yōu)、良、中、及格、不及格。實驗二工程圖繪制與編輯1實驗目的(1) 精確繪制與編輯圖形；(2) 熟練掌握尺寸和文字的設置、標注與編輯；(3) 熟練掌握工程圖的繪制與編輯。2實驗儀器Aut

11、oCAD軟件，品牌P4計算機。3 .實驗內容繪制建筑類的工程圖樣3張；4 .實驗方法集中講解和個別輔導。5 .實驗步驟第一步進入AutoCAD界面；第二步設置圖層、文字和標注樣式；第三步建筑類工程圖樣的繪制與編輯。6 .考核要求本實驗項目12學時，3張工程圖樣分三次課進行，三次課均當場評定成績,根據各項設置速度和質量給出優(yōu)、良、中、及格、不及格。編寫人：全臘珍機械優(yōu)化設計實驗指導書陶棟材吳明亮編湖南農業(yè)大學工學院實驗規(guī)則1 .上實驗課前，學生必須復習教科書有關章節(jié)，預習實驗指導書。了解本次實驗目的、要求、方法和步驟。2 .學生上實驗課必須帶上實驗有關的東西，按規(guī)定時間進入機房。不得遲到早退和缺

12、席。有特殊原因必須請假。3 .進入實驗后要保持安靜，不高聲談笑、打鬧，不準抽煙及亂扔紙屑臟物。4 .學生在實驗過程中，必須嚴格遵守設備操作規(guī)程，防止發(fā)生事故。計算機發(fā)生故障應立即報告指導教師處理，不準私自亂拆。5 .學生在實驗過程中，必須獨立思考、認真進行編程調試，不得馬虎從事，不得抄襲別人的程序。6 .實驗結束后，當場請指導教師檢查驗收程序及結果，并將所有計算機正常關機，整理實驗場地，經指導教師檢查同意后，方可離開機房。1、總論12、實驗一優(yōu)化方法編程23、實驗二優(yōu)化技術在機械設計中的應用11總論一、實驗基本要求1、理論知識要求機械優(yōu)化設計是二十世紀六十年代迅速發(fā)展起來的一種新的設計方法，它

13、建立在近代數學最優(yōu)化方法與計算機程序設計的基礎上，成為解決復雜設計問題的一種有效的工具。它是一門跨學科的課程，橫跨了機械設計，計算數學、計算機應用等學科。因而要求同學有較好的數學基礎，尤其高等數學和線性代數能運用自如，能理解最優(yōu)化計算方法的基本原理；有較好的力學基礎和機械設計基礎，能建立簡單的機械優(yōu)化設計數學模型；有較好的計算機知識基礎，精通一門高級編程語言，能上機編制程序。2、實驗時的基本要求實驗前，學生必須復習教科書有關章節(jié)，預習實驗指導書，了解實驗目的、要求、方法和步驟。實驗中，不上網聊天、玩游戲；不交頭接耳、隨意走動。二、實驗目的1、加深對機械優(yōu)化設計方法的基本理論和算法步驟的理解。2

14、 、掌握幾種常用的最優(yōu)化計算方法。3 、能運用計算機語言來編程上機解答，培養(yǎng)學生獨立編制、調試計算機程序的能力。4 、培養(yǎng)學生靈活運用優(yōu)化設計方法解決工程實際問題的能力。三、實驗軟件及設備1、一種應用軟件，如VisualBasic6.0、C+或VC+。（本書以VisualBasic6.0為基礎進行上機指導）2、計算機各一臺。3、投影機一臺。四、注意事項上機過程中，隨時保存，以免程序運行調試死機時丟失數據。五、實驗報告機械優(yōu)化設計實驗報告采用口頭報告的形式，程序調試運行后，直接報告以下內容：1、簡述優(yōu)化方法的基本原理，根據程序框圖簡述其算法步驟。2、運行所編制的優(yōu)化方法程序，得出考核題的答案。實

15、驗一優(yōu)化方法編程機械優(yōu)化設計中優(yōu)化方法有多種，由于實驗學時的限制，學生可從一下優(yōu)化方法中任選兩種，進行編程、調試和運行，學時4學時。1) 外推法、黃金分割法程序的編制和解題一、實驗目的1、明確常用一維搜索方法的種類和數值尋優(yōu)方法。2、理解掌握外推法的基本原理及程序框圖，能編外推法程序確定考核題的搜索區(qū)間。3、理解掌握黃金分割法的基本原理及程序框圖，能編黃金分割法程序求解考核題的最優(yōu)解。二、實驗內容1、用外推法確定函數f()=22-4+8的單谷區(qū)間，取初始點1=0,h0=0.1o2、用黃金分割法求函數f()=32+6+4的最優(yōu)點，已知單谷區(qū)間：-3,4單谷區(qū)間,=0.4。三、實驗步驟及程序框圖1

16、、作好上機時的準備工作。了解本次實驗的內容，熟悉外推法確定搜索區(qū)間的基本原理、算法步驟，如圖1所示;熟悉黃金分割法求函數最優(yōu)點的基本思路。如圖2所示a）正向搜索b）反向搜索圖1外推法的基本原理圖2黃金分割法2、編制外推法和黃金分割法程序。1）建立可操作性的頁面及其各控件屬性。例：如圖3所示。2）定義函數和變量數據類型。3）根據程序框圖編制程序。程序框圖如圖4所示。4）運行調試，輸出運行結果。如圖5所示。四、實驗分析與實驗報告分析實驗運行結果是否正確，得到的優(yōu)化值是否與理論值相符合。當場作出實驗口頭報告?？蛇M一步優(yōu)化工作界面或程序，使它具有通用性。圖3外推法和黃金分割法的工作界面圖1外推法程序框

17、圖圖2黃金分割法程序框圖圖4外推法和黃金分割法的程序框圖；確定函數Eg)二以北丁4a+呂的單谷區(qū)間!外推法確定搜索區(qū)間為: 4 , 1.&年外推法圖5外推法和黃金分割法的運行結果2) 二次插值法程序的編制和解題一、實驗目的理解掌握二次插值法的基本原理及程序框圖，能編二次插值法程序求解考核題的最優(yōu)解。二、實驗內容用二次插值法求函數f()2(f2)的最優(yōu)點，已知單谷區(qū)間1,3,收斂精度2=0.2o四、實驗步驟及程序框圖1、作好上機時的準備工作。了解本次實驗的內容，熟悉二次插值法求函數最優(yōu)點的基本思路(如圖6所示)：利用函數y=f()在單谷區(qū)間中的三點作出如下二次函數:P()3q82根據公式

18、插入點p,p為y=f()極小點*的近似解。如果區(qū)間長度|3-1|足夠小，則由Ip_*3-1|便得出我們所要求的近似極小點*p。如果不滿足上述要求,a）第一次迭代b）第二次迭代圖6二次插值法2、編制二次插值法程序。1）建立可操作性的頁面及其各控件屬性。例：如圖7所示。2）定義函數和變量數據類型。3）根據程序框圖編制程序。程序框圖如圖8所示。4）運行調試，輸出運行結果。如圖9所示。圖7二次插值法的工作界面圖8二次插值法程序框圖圖9二次插值法的運行結果四、實驗分析與實驗報告分析實驗運行結果是否正確，得到的優(yōu)化值是否與理論值相符合。當場作出實驗口頭報告?？蛇M一步優(yōu)化工作界面或程序，使它具有通用性。最速

19、下降法程序的編制和解題一、實驗目的理解掌握最速下降法的基本原理及程序框圖，能編最速下降法程序求解考核題的最優(yōu)解。二、實驗內容編程用最速下降法求y=sin(x1)+cos(x1)+sin(x2)+cos(x2)+sin(x1)*cos(x2)的最優(yōu)解四、實驗步驟及程序框圖1、作好上機時的準備工作。了解本次實驗的內容，熟悉最速下降法求函數最優(yōu)點的基本思路(如圖10所示)。關鍵點：取負梯度方向作為搜索方向，xk1xkkf(xk)；在最速下降法中相鄰兩個搜索方向相互垂直，即(dk1)Tdk0圖10最速下降法的搜索路徑2、編制最速下降法程序。1)建立可操作性的頁面及其各控件屬性。例：如圖11所示。2)定

20、義函數和變量數據類型。3)根據程序框圖編制程序。程序框圖如圖12所示。4)運行調試，輸出運行結果。如圖13所示。四、實驗分析與實驗報告分析實驗運行結果是否正確，得到的優(yōu)化值是否與理論值相符合。當場作出實驗口頭報告?？蛇M一步優(yōu)化工作界面或程序，使它具有通用性。開最速下降法匕給定X0 &給出初蛤點：收做精度：求二或函數的極小值：a k - y f(xk)i+Mk-k+1圖11最速下降法的工作界面x k+1 f k + a k dka k： minf(x k + a dk)最速下降法匚I目1給出初勘點:收斂精度二或二灰函數的極小值:0. 1圖12級羲速薜朦朝程序據圖?工工WS'_極小

21、點函值4*=350T073,411T30S£(4*)="24Tg594圖13最速下降法的運行結果四)共腕梯度法程序的編制和解題一、實驗目的理解掌握共軻梯度法的基本原理及程序框圖，能編共軻梯度法程序求解考核題的最優(yōu)解。二、實驗內容編程用共軻梯度法求y=sin(x1)+cos(x1)+sin(x2)+cos(x2)+sin(x1)*cos(x2)的最優(yōu)解四、實驗步驟及程序框圖1、作好上機時的準備工作。了解本次實驗的內容，熟悉共軻梯度法求函數最優(yōu)點的基本思路(如圖14所示)：關鍵點：共軻方向與梯度之間的關系jyggk)0，此式表明沿方向dk進行維搜索，其終點xk+1與始點xk的梯

22、度之差gk+1-gk與dk的共軻方向dj正交。第一個搜索方向取x0點的負梯度一g0,即d°=g0,然后沿著31k1dgk12一二dk(kllgkll0,1,2，n1)這些共軻方向一直搜索下去，直到最后迭代點處梯度的模小于給定允許值為止。若目標函數為非二次函數，經n次搜索還未達到最優(yōu)點時，則以最后得到的點作為初始點,重新計算共軻方向，一直到滿足精度要求為止。圖14共軻梯度法的幾何說明2、編制共軻梯度法程序。1)建立可操作性的頁面及其各控件屬性。例：如圖15所示。2)定義函數和變量數據類型。3)根據程序框圖編制程序。程序框圖如圖16所示。4)運行調試，輸出運行結果。如圖17所示。四、實驗

23、分析與實驗報告分析實驗運行結果是否正確，得到的優(yōu)化值是否與理論值相符合。當場作出實驗口頭報告?？蛇M一步優(yōu)化工作界面或程序，使它具有通用性。圖15共軻梯度法的工作圖16共軻梯度法程序框圖圖5共軻梯度法程序框圖圖17共軻梯度法的運行結實驗二優(yōu)化技術在機械設計中的應用實驗目的1 .通過實驗進一步掌握各種優(yōu)化設計方法掌握機械2 .通過對具體實例的分析，進一步掌握各種優(yōu)化設計方法在機械設計中應用,優(yōu)化設計的一般過程二實驗內容根據學生本人具體情況，學生可對一下實驗題目任選一個，應用計算機語言上機編程、調試、輸入適當參數，運行出結果，學時4學時。1 .曲柄搖桿機構的最優(yōu)化設計2 .曲柄滑塊機構的最優(yōu)化設計3

24、 .偏心直動尖頂推桿盤形凸輪機構基圓半徑及偏心距的最優(yōu)化設計4 .二級圓柱齒輪（斜齒）減速箱的最優(yōu)化設計5 .鏈傳動的最優(yōu)化設計6 .螺旋壓縮彈簧的最優(yōu)化設計7 .機床主軸的優(yōu)化設計三實驗指導以鏈傳動的最優(yōu)化設計為例，簡要闡述機械優(yōu)化設計的一般過程以及實驗步驟。1 .基本知識鏈傳動是機械中應用極為普遍的一種傳動形式，鏈傳動的傳統(tǒng)設計，通常的設計步驟是先憑經驗確定鏈輪的齒數、鏈傳動中心距、鏈的傳動列數，然后根據傳動條件計算功率、小齒輪的轉速，由鏈極限功率曲線查出單排鏈在特定條件下傳遞的最大功率，最后選擇鏈的節(jié)號號。這種傳統(tǒng)的設計方法試湊盲目、設計周期長，設計結果難以最優(yōu)。鏈傳動的最優(yōu)設計首先為了

25、充分發(fā)揮鏈的最大傳遞功率，確定出所需的最少鏈排數，然后在此基礎上緊湊尺寸優(yōu)選其他設計參數。鏈傳動的基本設計公式為：ZpPokWkzkaki kp式中Zp：鏈的列數；pP0：特定條件下單列鏈傳遞的功率，kWP:鏈傳動的額定功率，kVVkA：工作情況系數；kz:小齒輪齒數系數；ka：中心距系數;精品資料推薦ki：傳動比系數;kp：多列鏈系數。還需上述參數的數表和線圖用數學函數公式化處理:Po3 0.028t0.00341"ekW331.08kzZi19ka0.713320.0085ko0-0001k°/0.6850.15i10.1ii3ki.0.940.005i1ii3kP0.84ZP式中Z