第章工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理課件

第章工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理第章工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理1第10章工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理概述工程數(shù)據(jù)工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常需要使用一系列的數(shù)據(jù)資料。如數(shù)據(jù)表、圖表等（如下圖）。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常由人工查詢手冊(cè)或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)獲取這些資料。（如：機(jī)械手冊(cè)）第10章工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理概述2Z91011121314151617K0.4460.5000.5540.6090.6640.7190.7750.8310.887Z1819202122232425K0.9431.001.061.111.171.231.291.34數(shù)據(jù)表——鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)小鏈輪齒數(shù)（Z）——齒數(shù)系數(shù)（K）Z91011121314151617K0.4460.50003圖表——鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖表——鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)4圖表——鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖表——鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)5工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理是將上述數(shù)據(jù)以一定的方式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中，以備計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）時(shí)使用。目的：拋開(kāi)設(shè)計(jì)手冊(cè)，實(shí)現(xiàn)完全的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理6數(shù)表的計(jì)算機(jī)處理方法從總體上說(shuō)，數(shù)表的計(jì)算機(jī)處理方法有以下三種：程序化處理文件化處理數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序化處理方法：在編程時(shí)將數(shù)據(jù)以一定的形式直接放于程序中。數(shù)表的計(jì)算機(jī)處理方法7實(shí)例：由小鏈輪齒數(shù)Z查取齒數(shù)系數(shù)K的數(shù)表，試對(duì)其進(jìn)行程序化處理。Z91011121314151617K0.4460.5000.5540.6090.6640.7190.7750.8310.887Z1819202122232425K0.9431.001.061.111.171.231.291.34數(shù)據(jù)表——鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)小鏈輪齒數(shù)（Z）——齒數(shù)系數(shù)（K）實(shí)例：由小鏈輪齒數(shù)Z查取齒數(shù)系數(shù)K的數(shù)表，試對(duì)其進(jìn)行8用TurboC語(yǔ)言編程如下：main(){inti,Z1;intZ[17]={9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25};floatK[17]={0.446,0.500,0.554,0.609,0.664,0.719,0.775,0.831,0.887,0.943,1.00,1.06,1.11,1.17,1.23,1.29,1.34};printf("\n請(qǐng)輸入鏈輪齒數(shù)Z1（8<z1<26）：");scanf("%d",&Z1);for(i=0;i<16;i++){if(Z[i]==Z1){printf("\n當(dāng)Z=%d時(shí),K=%f\n",Z[i],K[i]);getch();}}}用TurboC語(yǔ)言編程如下：9特點(diǎn)：程序與數(shù)據(jù)結(jié)合在一起。數(shù)據(jù)的獨(dú)立性較差，數(shù)據(jù)無(wú)法共享。使程序膨脹、累贅，僅適合于小型數(shù)表。特點(diǎn)：10文件化處理方法：將數(shù)據(jù)放于擴(kuò)展名為.dat、.txt的數(shù)據(jù)文本文件中，需要數(shù)據(jù)時(shí)，由程序來(lái)打開(kāi)文件并讀取所需要的數(shù)據(jù)。實(shí)例：將下圖中的平鍵數(shù)表進(jìn)行文件化處理。生成平鍵數(shù)表數(shù)據(jù)文件”key.dat”的C程序。見(jiàn)平鍵數(shù)表文件生成.c源程序。給定軸徑d尺寸，從“key.dat”文件中檢索鍵槽的相關(guān)尺寸。見(jiàn)平鍵數(shù)表數(shù)據(jù)查詢.c源程序。文件化處理11第章工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理課件12特點(diǎn)：數(shù)據(jù)與程序分離，使程序簡(jiǎn)練；數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了共享，提高了數(shù)據(jù)的可維護(hù)性?？梢源鎯?chǔ)大型的數(shù)據(jù)，但隨數(shù)據(jù)量的增加，數(shù)據(jù)文件會(huì)較大，文件的讀寫操作會(huì)變得緩慢。數(shù)據(jù)文件的安全性和保密性差。文件不加密，誰(shuí)都可以看見(jiàn)，誰(shuí)都可以修改。特點(diǎn)：13數(shù)據(jù)庫(kù)管理方法：將工程數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以克服文件化處理的不足。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)集中。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。既表示了事物，又表示了事物之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序無(wú)關(guān)。安全性和保密性好。數(shù)據(jù)庫(kù)管理14實(shí)例：試用Access數(shù)據(jù)庫(kù)建立小鏈輪齒數(shù)Z與齒數(shù)系數(shù)K的關(guān)系數(shù)據(jù)表，并編成實(shí)現(xiàn)通過(guò)小鏈輪齒數(shù)Z查詢齒數(shù)系數(shù)K的方法。使用Access建立鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)（鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì).mdb），在該數(shù)據(jù)庫(kù)中建立小鏈輪齒數(shù)系數(shù)表，并錄入數(shù)據(jù)（演示）使用VisualBasic編程讀取數(shù)據(jù)（代碼如下）添加部件MicrosoftADODataControl6.0MicrosoftDataGridControl6.0實(shí)例：試用Access數(shù)據(jù)庫(kù)建立小鏈輪齒數(shù)Z與齒數(shù)系數(shù)K15在窗體上畫出控件DataGrid1Adodc1Text1和Text2設(shè)置Adodc1控件的屬性（右鍵單擊）通用選項(xiàng)卡設(shè)置[使用連接字符串]—[生成]—[提供程序]—[Microsoft.Jet.4.0.OLEDBProvide]—[下一步]—[選擇或輸入數(shù)據(jù)庫(kù)名稱]—[確定]記錄源選項(xiàng)卡設(shè)置[命令類型]—[2—adcmdTable][表或存儲(chǔ)過(guò)程名稱]—[小齒輪齒數(shù)系數(shù)表]在窗體上畫出控件16設(shè)置DataGrid1控件的屬性屬性窗口：DataSource=Adodc1代碼PrivateSubDataGrid1_Click()Text1.Text=DataGrid1.Columns.Item(1)Text2.Text=DataGrid1.Columns.Item(2)EndSub常用數(shù)據(jù)庫(kù)：Access、SQLServer、FoxPro等設(shè)置DataGrid1控件的屬性17數(shù)表的插值處理工程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)連續(xù)值被離散化的數(shù)表。雖然離散化后的自變量值與因變量值是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，但查詢的數(shù)據(jù)并不總是這些離散值（結(jié)點(diǎn)），而是介于離散值之間的某個(gè)值，這時(shí)就要通過(guò)函數(shù)插值的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。假如：下表中要查詢Z=12.5所對(duì)應(yīng)的K值。Z91011121314151617K0.4460.5000.5540.6090.6640.7190.7750.8310.887數(shù)表的插值處理Z91011121314151617K0.4418常用的插值方法線性插值機(jī)理：線性插值就是用通過(guò)兩結(jié)點(diǎn)的直線方程來(lái)代替原來(lái)的函數(shù)。常用的插值方法19線性插值方程（函數(shù)）為：說(shuō)明：線性插值存在一定的誤差，但當(dāng)數(shù)表中的自變量值間隔較小時(shí)，還是可以滿足插值精度要求的?；颍壕€性插值方程（函數(shù)）為：或：20拋物線插值機(jī)理：拋物線插值就是用通過(guò)3個(gè)結(jié)點(diǎn)的拋物線方程來(lái)代替原來(lái)的函數(shù)。拋物線插值21拋物線插值方程（函數(shù)）為：說(shuō)明：拋物線插值也存在一定的誤差，但比線性插值精度高。注意：拋物線插值中，根據(jù)所查詢的點(diǎn)選取3個(gè)插值點(diǎn)的方法是：與所要查詢的點(diǎn)最接近的點(diǎn)就是3個(gè)插值點(diǎn)中，中間的那個(gè)點(diǎn)。拋物線插值方程（函數(shù)）為：注意：22圖表的程序化工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常要通過(guò)一些圖表來(lái)查找某些參數(shù)或系數(shù)。（如下圖）用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示，并不是直線，而是曲線圖表的程序化用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示，并不是直線，而是曲線23圖表程序化的方法：公式法：對(duì)于有明確公式的圖表，在進(jìn)行圖表的程序化處理時(shí)，直接將公式編寫進(jìn)程序即可。這種方法是最精確的程序化處理方法，但并不是所有的圖表都有公式。圖表程序化的方法：24圖表離散化：將圖表離散化成數(shù)表，再用前面介紹的數(shù)表處理方法進(jìn)行處理。x=0時(shí)漸開(kāi)線齒輪當(dāng)量齒數(shù)和齒形系數(shù)關(guān)系曲線當(dāng)量齒數(shù)Zv

121416182226304050

齒形系數(shù)Y

3.483.223.033.913.733.603.523.403.32

分割離散原則：各分割點(diǎn)間的函數(shù)值Y不應(yīng)相差很大。圖表離散化：將圖表離散化成數(shù)表，再用前面介紹的數(shù)表處理方法進(jìn)25曲線擬合法：用曲線擬合的方法求出圖表的擬合公式（又稱為經(jīng)驗(yàn)公式），再將公式編寫成程序。下面簡(jiǎn)單介紹一種常用的曲線擬合方法：最小二乘法曲線擬合法：26求圖表擬合公式的一種常用方法最小二乘法機(jī)理：從圖表中選取m個(gè)離散點(diǎn)的值：設(shè)擬合公式為：則擬合曲線在每一離散點(diǎn)處與實(shí)際值的偏差為：求圖表擬合公式的一種常用方法27偏差的平方和為：用最小二乘法求擬合公式的基本思想是：偏差的平方和為最小選取擬合公式的原則偏差的平方和為：28原則：擬合公式通常采用一些初等函數(shù)，如：代數(shù)多項(xiàng)式、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等。確定擬合公式類型的方法：根據(jù)圖表中曲線的走勢(shì)，確定與之相近的擬合公式的類型。例如：如果圖表中曲線的走勢(shì)類似直線，則確定擬合公式為一個(gè)直線方程。再利用最小二乘法的基本思想求出直線方程的系數(shù)值a和b，也就找到了我們所要求的擬合公式（直線方程）。根據(jù)圖表的曲線走勢(shì)，采用分段選取不同擬合公式的原則。原則：29示例：假設(shè)某一圖表中曲線的走勢(shì)與多項(xiàng)式的曲線圖形類似。即擬合公式選取為多項(xiàng)式：在圖表中查取m個(gè)離散點(diǎn)的值：(點(diǎn)數(shù)越多，精度越高)離