《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-2014

交通與汽車工程學(xué)院《車輛工程專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書適用專業(yè):車輛工程課程代碼:6010109學(xué)時(shí):6學(xué)分:編寫單位:汽車系編寫人:李平飛審核人:徐延海審批人:孫仁云2014年05月《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目錄實(shí)驗(yàn)一零件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二曲面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三裝配設(shè)計(jì)...........................................................................................-2-...........................................................................................-4-...........................................................................................-5-實(shí)驗(yàn)四matlab基本操作.............................................................................-6-實(shí)驗(yàn)五MATLAB編程基礎(chǔ).................................................................................-9-實(shí)驗(yàn)六MATLAB圖形操作...............................................................................-13-實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式及要求.....................................................................................-19--1-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一零件設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)1.1了解CATIA軟件特征樹的概念及其功能。1.2熟悉機(jī)械零件工作臺(tái)的常用工具繪制。1.3熟悉基本的零件創(chuàng)建、編輯、刪除和變換等操作。1.4了解模型的測(cè)量和分析。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料2.1CATIA軟件。2.2教材。三、實(shí)驗(yàn)原理及步驟3.1進(jìn)入零部件設(shè)計(jì)工作臺(tái)。3.2創(chuàng)建特征：。3.3修改、編輯、變換特征。四、思考題根據(jù)下圖工程圖（單位：建?；静襟E及結(jié)果）mm），完成其三維實(shí)體零件建模，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（要求寫出-2-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-3-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)二曲面設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)1.1了解CATIA軟件曲面設(shè)計(jì)的一般過程。1.2熟悉曲面與線寬、自由曲面的建模方法。1.3熟悉曲面的光順性評(píng)價(jià)方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料2.1CATIA軟件。2.2教材。三、實(shí)驗(yàn)原理及步驟3.1進(jìn)入曲面設(shè)計(jì)工作臺(tái)。3.2繪制輪廓線。3.3建立曲面。3.4曲面修飾、操作。3.5曲面光順性評(píng)價(jià)。四、思考題完成教材第186頁(yè)習(xí)題本步驟及結(jié)果）。4中第4-1題（圖4-130），撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（要求寫出建?；?4-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)三裝配設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)1.1了解CATIA軟件裝配的一般過程。1.2熟悉裝配約束的操作和定義。1.3熟悉裝配體中部件的對(duì)稱、陣列。1.4熟悉模型的分解操作。二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及材料2.1CATIA軟件。2.2CATIAV5應(yīng)用教程。三、實(shí)驗(yàn)原理及步驟3.1進(jìn)入裝配設(shè)計(jì)工作臺(tái)。3.2導(dǎo)入第一個(gè)零件。3.3導(dǎo)入要裝配的零部件。3.4約束零件的裝配關(guān)系，符合裝配的要求。3.5裝配體的分解。四、思考題完成教材第255頁(yè)習(xí)題6中第6-2題，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（要求寫出建?；静襟E及結(jié)果）。-5-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)四matlab基本操作一實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ATLAB語(yǔ)言編程環(huán)境；熟悉二實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備裝有MATLAB6.0以上計(jì)算機(jī)一臺(tái)三實(shí)驗(yàn)原理MATLAB語(yǔ)言命令MATLAB是以復(fù)雜矩陣作為基本編程單元的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它提供了各種矩陣的運(yùn)算與操作，并有較強(qiáng)的繪圖功能。1.11.1.1一般MATLAB命令格式為[輸出參數(shù)1，輸出參數(shù)基本規(guī)則2，……]=（命令名）（輸入?yún)?shù)1，輸入?yún)?shù)2，……）輸出參數(shù)用方括號(hào)，輸入?yún)?shù)用圓括號(hào)如果輸出參數(shù)只有一個(gè)可不使用括號(hào)。1.1.2%后面的任意內(nèi)容都將被忽略，而不作為命令執(zhí)行，一般用于為代碼加注釋。1.1.3可用↑、↓鍵來重現(xiàn)已輸入的數(shù)據(jù)或命令。用←、→鍵來移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行修改。1.1.4所有MATLAB命令都用小寫字母。大寫字母和小寫字母分別表示不同的變量。1.1.5常用預(yù)定義變量，如pi、Inf、NaN、ans每行各元素用空格或1.1.6矩陣的輸入要一行一行的進(jìn)行，“，”分開，每行用“；”分開。如123A456789MATLAB書寫格式為A=[123；456；789]A矩陣在MATLABZ中運(yùn)行如下程序可得到a=[123;456;789]a=1472583691.1.7需要顯示命令的計(jì)算結(jié)果時(shí)，則語(yǔ)句后面不加“；運(yùn)行下面兩種格式可以看出它們的區(qū)別：”號(hào)，否則要加“；”號(hào)。-6-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書a=[123;456;789]a=a=[123;456;789];123456789不顯示結(jié)果1.1.8當(dāng)輸入語(yǔ)句過長(zhǎng)需要換行時(shí)，應(yīng)加上“…”后再回車，則可續(xù)行輸入。1.2矩陣運(yùn)算MATLAB具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算功能,這里我們只作簡(jiǎn)單介紹.1.2.1在MATLAB中表示基礎(chǔ)上加轉(zhuǎn)置符“’”即可。x=[123;456]一個(gè)矢量要用方括號(hào)，而列矢量的輸入只需在行矢量輸入格式如x=142536而x=[123;456]'(加轉(zhuǎn)置符)x=1234561.2.2下面三條命令可以產(chǎn)生一個(gè)行矢量1a=linspace(x,y,n)2a=logspace(x,y,n)3a=[x:n:y]第一條命令可以在線性空間產(chǎn)生一個(gè)值在x至y之間間隔點(diǎn)數(shù)為n的行矢量(一組數(shù)據(jù))。其行矢量的起始值是x,終值為y,點(diǎn)數(shù)為n。第二條命令可以在對(duì)數(shù)空間產(chǎn)生一個(gè)值在10x至10y之間等間隔的行矢量(一組數(shù)據(jù))。第三條命令產(chǎn)生x至y步長(zhǎng)但是,三個(gè)命令之間存在差別，為n的行矢量。下面的例子可以說明這一點(diǎn)。例1例2x=logspace(0,5,6)x=1010x=linspace(0,10,11)x=10041000610000810000012357910-7-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書例3x=[0:1:10]x=012345678910通過上面三個(gè)例子可以看出例一,例二中n代表選取的點(diǎn)數(shù)。而在例三中n則表示步長(zhǎng).注意它們的區(qū)別。四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟熟悉MATLAB語(yǔ)言編程環(huán)境。在這一環(huán)境中，系統(tǒng)提供了許多編寫，調(diào)試和執(zhí)行MATLAB程序的便利工具。熟悉變量、MATLAB基本數(shù)學(xué)函數(shù)使用，矩陣操作練習(xí)，主要包括矩陣的建立，算數(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算和關(guān)系運(yùn)算。（一）熟悉功能。Matlab的運(yùn)行環(huán)境以及HELP命令，運(yùn)行demo命令，觀看matlab所具有的（二）驗(yàn)證例題中所有操作。（三）完成以下各題，將步驟命令寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在機(jī)器上運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證。1．輸入口中執(zhí)行下列表達(dá)式，掌握其含義：A(2,3)A=[715；256；315]，B=[111;222;333]，在命令窗A(:,2)A*BA(3,:)A.*BA(:,1:2:3)A^2A(:,3).*B(:,2)A(:,3)*B(2,:)B./AA.^2B/A2．求下列表達(dá)式的值。（1）w2(10.34245106)bcabc2ae2x（2），其中a=3.5,b=5,c=-9.8。tan(bc)a-8-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)五MATLAB編程基礎(chǔ)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和瓿蒑ATLAB下數(shù)據(jù)分析與程序設(shè)計(jì)有關(guān)問題的練習(xí)。學(xué)習(xí)腳本文件的編寫，數(shù)值輸入，數(shù)組計(jì)算，程序調(diào)試等；練習(xí)利用和局部變量的使用，流程控制結(jié)構(gòu)，函數(shù)編寫及其調(diào)試。二實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備裝有MATLAB6.0以上計(jì)算機(jī)一臺(tái)三實(shí)驗(yàn)原理MATLAB編程序解決基本數(shù)學(xué)問題。學(xué)習(xí)全局1.常用運(yùn)算命令運(yùn)算命令名anglemin功能求復(fù)數(shù)的角求最小值max求最大值sum求和rootspoly求多項(xiàng)式的根由多項(xiàng)式的根求多項(xiàng)式的系數(shù)求給定點(diǎn)多項(xiàng)式的值多項(xiàng)式求導(dǎo)polyvalpolyder例1求a=S^3+2S^2+3S+4根.a=[1234];roots(a)ans=-1.6506-0.1747+1.5469i-0.1747-1.5469i或roots([1234])ans=-1.6506-0.1747+1.5469i-0.1747-1.5469i-9-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書例2已知某多項(xiàng)式的根如下-1.6506-0.1747+1.5469i-0.1747-1.5469i求該多項(xiàng)式.poly([-1.6506,-0.1747+1.5469i,-0.1747-1.5469i])ans=1.00002.00003.00014.0001即所求多項(xiàng)式為S^3+2S^2+3S+4.2.無條件循環(huán)當(dāng)需要無條件重復(fù)執(zhí)行某些命令時(shí)，可以使用for循環(huán)：for循環(huán)變量t=表達(dá)式1:達(dá)式2:表達(dá)式3語(yǔ)句體end說明：表達(dá)式時(shí)則默認(rèn)步長(zhǎng)為例3：1為循環(huán)初值，表達(dá)式1；for語(yǔ)句允許嵌套。2為步長(zhǎng)，表達(dá)式3為循環(huán)終值；當(dāng)表達(dá)式2省略例4：矩陣輸入程序3×4階的Hiltber矩陣。m=input(‘矩陣行數(shù)：m=’);n=input(‘矩陣n=’);fori=1:mforj=1:n生成fori=1:3forj=1:4列數(shù)：H（i，j）=1/（i+j-1）；enddisp([‘輸入第’,num2str(i),’行，第’,num2str(j),’end列元素’])A(i,j)=input(‘’)endend3.條件循環(huán)1)if-else-then語(yǔ)句if-else-then語(yǔ)句的常使用三種形式為：(1)if邏輯表達(dá)式(3)if邏輯表達(dá)式1語(yǔ)句體語(yǔ)句體1endelseif邏輯表達(dá)式2語(yǔ)句體2(2)if邏輯表達(dá)式elseif邏輯表達(dá)式31語(yǔ)句體1?else語(yǔ)句體2endelseend語(yǔ)句體n-10-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2)while循環(huán)語(yǔ)句while循環(huán)的一般使用形式為：while表達(dá)式語(yǔ)句體end例4：用迭代法計(jì)算多項(xiàng)式方程x2x5=0的一個(gè)實(shí)根。3解：x0=3;r=1;n=0;whiler>1e-5x1=x0;x0=3+5/x1.^2;r=abs(x0-x1);n=n+1;end,x0,n運(yùn)行結(jié)果為：x0=3.4260n=94.分支結(jié)構(gòu)若需要對(duì)不同的情形執(zhí)行不同的操作，可用switch分支語(yǔ)句：switch表達(dá)式（標(biāo)量或字符串）case值1語(yǔ)句體1case值2語(yǔ)句體2…otherwise語(yǔ)句體nend說明：當(dāng)表達(dá)式不是“case”所列值時(shí)，執(zhí)行otherwise語(yǔ)句體。5.建立M文件將多個(gè)可執(zhí)行的系統(tǒng)命令，用文本編輯器編輯后并存放在后綴為.m的文件中，若在MATLAB命令窗口中輸入該m-文件的名（不跟后綴.m!），即可.m的文件，也稱為Matlab的腳本文件(ScriptFile)。存放路徑必須在Matlab能搜索的6.建立函數(shù)文件．．．文件依次執(zhí)行該文件中的多個(gè)命令。這個(gè)后綴為注意：文件范圍內(nèi)。對(duì)于一些特殊戶用函數(shù)，系統(tǒng)提供了一個(gè)用于創(chuàng)建用戶函數(shù)的命令function，以備用-11-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書戶隨時(shí)調(diào)用。1．格式：function[輸出變量列表]=fun_name(輸入變量列表)用戶自定義的函數(shù)體fun_name，注意：保存時(shí)文件名2．函數(shù)文件名為：與函數(shù)名最好相同；．．．．．．3．存儲(chǔ)路徑：最好在系統(tǒng)的搜索路徑上4.調(diào)用方法：輸出參量。=fun_name(輸入變量)例5：計(jì)算s=n!，在文本編輯器中輸入：functions=pp(n);s=1;fori=1:ns=s*i;ends;在MATLAB命令窗口中輸入：結(jié)果為:s=120s=pp(5)四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟（一）驗(yàn)證例題中的操作。（二）完成以下各題，將答案寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在機(jī)器上運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證。1．編寫程序，計(jì)算1+3+5+7+?+(2n+1)的值（用input語(yǔ)句輸入n值）。x0x12．編寫分段函數(shù)f(x)2x1x2的函數(shù)文件，存放于文件ff.m中，并求0其它f(3)，f(2)，f()的值。3.編寫一個(gè)函數(shù)文件求三個(gè)數(shù)的最大值。4：產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，若大于0.5，則把這個(gè)數(shù)連加，直到剛好超過10為止，求這個(gè)數(shù)。-12-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)六MATLAB圖形操作一實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)用MATLAB語(yǔ)言繪圖二實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備裝有MATLAB6.0以上計(jì)算機(jī)一臺(tái)三實(shí)驗(yàn)原理1、plot該命令在線性坐標(biāo)系下繪制y對(duì)應(yīng)于x的軌跡。若其中之一為矩陣則該命令將對(duì)應(yīng)于矩陣的行或者列繪制一簇曲線。該命令也可以在同一坐標(biāo)軸下繪制多條曲線。例1運(yùn)行程序t=[0:1:10];x1=t;plot(x1)可在圖形窗口得到下面圖形:1098765432101234567891011例2x=[0:0.5:7];y=sin(x);y1=2*x;y2=3*x;plot(y,x,y1,x,y2,x)-13-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書76543210-50510152025從上面的例子可以看出,如果要在同一坐標(biāo)軸下繪制多條曲線,可用如下格式：%對(duì)應(yīng)于不同矢量時(shí)x1,y1……….xn,yn是對(duì)應(yīng)的關(guān)系。plot(x1,y1,x2,y2……..xn,yn)其中2、loglog在兩個(gè)對(duì)數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)）坐標(biāo)間繪制圖形。3、semilogx或semilogy在x軸或y軸為對(duì)4、polar在極坐標(biāo)5、grid在圖形中6、subplot(r,c,p)該命令將屏幕分成r*c個(gè)窗口,p表示在數(shù)坐標(biāo),而另一軸為線性軸的空間繪制圖形?？臻g繪制圖形。加?xùn)鸥瘛５趲讉€(gè)窗口.同時(shí)繪制多個(gè)圖形窗口時(shí),繪圖語(yǔ)句間應(yīng)用逗號(hào)分開。例3下面的程序產(chǎn)生四個(gè)窗口,且分別繪制相應(yīng)圖形.t=[0:0.01:2*pi];y=sin(t);x=cos(t);subplot(221),plot(t,y),grid,subplot(222),plot(t,x),grid,subplot(223),polar(t,y),subplot(224),polar(t,x)從上面的程序可以看出,subplot語(yǔ)句中的r,c,p可以不用逗號(hào)分開。上面程序執(zhí)行后得到如下圖形：-14-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書10.5010.50-0.5-1-0.5-1024680246811609090120601200.50.51503015030180018002103302103302403002403002702707、gtext該命令用于鼠標(biāo)定位的文字注釋.執(zhí)行完繪圖命令后再執(zhí)行g(shù)text(‘說明文字’)命令,就可在屏幕上得到一個(gè)光標(biāo),然后,用鼠標(biāo)選擇說明文字的位置。例4t=[0:1:10];x1=2*t;x2=0.5*t;plot(x1,t,x2,t);gtext('x=2t');gtext('x=0.5t')109x=2t876543210x=0.5t024681012141618208、如果需要同時(shí)在不同窗口繪制圖形,可用figure語(yǔ)句來完成。例5t=[0:1:10];x1=2*t;-15-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書x2=3*t;figure,plot(x1),figure,plot(x2)9、有關(guān)繪圖方面的還有：Title給當(dāng)前圖像加標(biāo)題。xlabel或ylabel給x或y軸加標(biāo)注。text在當(dāng)前圖像上指定位置加注釋。等。10、在同一座標(biāo)系中繪制多個(gè)曲線時(shí),曲線的顏色可以自動(dòng)確定，也可以自己選擇。其使用格式如下:plot(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,…,xn,yn,選項(xiàng)n)bc藍(lán)色mr紫紅色紅色青色gk-綠色wy:白色黑色黃色實(shí)線（默認(rèn)）點(diǎn)畫線點(diǎn)點(diǎn)連線虛線-..--s正方形菱形+o*x十字號(hào)圓圈dh六角形五角星右三角星號(hào)p叉號(hào)>11、三維圖形繪制函數(shù)-16-《專業(yè)軟件應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書plot3函數(shù)與plot函數(shù)的用法類似。還可以用mesh函數(shù)繪制三維網(wǎng)格圖；用surf函數(shù)繪制三維曲面圖。MATLAB提供了豐富的三維繪圖函數(shù)，可以通過help命令查看。xsin(t)(0t20)ycos(t)例6繪制三維曲線：ztsin(t)cos(t)t=0:pi/100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,y,z);title(‘linein3-Dspace’);xl