页数：65页文件大小：716.0 KB来源： CADCAM技术基础ppt课件
本课件介绍数表的数组程序化与插值法处理、线图离散化与最小二乘拟合，说明线性表、栈与树等数据结构的逻辑与物理结构，并比较文件管理系统、数据库管理系统与工程数据库在数据存储与共享上的差别。
第3章 工程数据处理与数据管理
第3章 工程数据处理与数据管理
例1：标准三角皮带型号与截面尺寸
| 型号 | 顶宽a | 断面高h | 节宽a0 | 节高y0 |
|---|---|---|---|---|
| O | 10 | 6 | 8.5 | 2.1 |
| A | 13 | 8 | 11 | 2.3 |
| B | 17 | 10.5 | 14 | 4.1 |
| C | 22 | 13.5 | 19 | 4.8 |
| D | 32 | 19 | 27 | 6.9 |
| E | 38 | 23.5 | 32 | 8.3 |
| F | 50 | 30 | 42 | 11 |
1.1 运用数组程序化：用结构体数组存放数表数据。
struct Belt { char m_type; float m_a, m_h, m_a0, m_h0; };
struct Belt BeltTable[7] = { {'O',10,6,8.5,2.1}, {'A',13,8,11,2.3}, {'B',17,10.5,14,4.1}, {'C',22,13.5,19,4.8}, {'D',32,19,27,6.9}, {'E',38,23.5,32,8.3}, {'F',50,30,42,11} };
例2：齿轮传动工况系数 KA
| 原动机特性＼工作机载荷特性 | 工作平稳（j=0） | 中等冲击（j=1） | 较大冲击（j=2） |
|---|---|---|---|
| 工作平稳（i=0） | 1.0 | 1.25 | 1.75 |
| 中等冲击（i=1） | 1.25 | 1.5 | 2.0 |
| 较大冲击（i=2） | 1.5 | 1.75 | 2.25 |
二维数组实现：float KA[3][3] = {{1.0,1.25,1.75},{1.25,1.5,2.0},{1.5,1.75,2.25}}; 例如 float ka = KA[1][1];
2. 运用数组+插值法程序化：一元函数插值
| 包角 α（度） | 影响系数 K2 |
|---|---|
| 90 | 0.68 |
| 100 | 0.74 |
| 110 | 0.79 |
| 120 | 0.83 |
| 130 | 0.86 |
| 140 | 0.89 |
| 150 | 0.92 |
| 160 | 0.95 |
| 170 | 0.98 |
| 180 | 1.00 |
float alpha[10] = {90,100,110,120,130,140,150,160,170,180};
float K2[10] = {0.68,0.74,0.79,0.83,0.86,0.89,0.92,0.95,1.};
注：源文件数组仅给出9个系数值（至0.95与1.0），表中170度对应数值按等差规律补全为0.98，使用时请以原表为准。
A) 线性插值：已知相邻节点 (xi, yi) 与 (xi+1, yi+1)，用直线 g(x) 近似原函数 f(x)。
插值公式：y = yi + (yi+1 − yi)/(xi+1 − xi) · (x − xi)
图中虚线 g(x) 与实线 f(x) 之间的差值即为插值误差。
B) 抛物线插值：利用 xi−1、xi、xi+1 三个节点构造二次插值多项式，精度高于线性插值。
y = [(x−xi)(x−xi+1)]/[(xi−1−xi)(xi−1−xi+1)] · yi−1 + [(x−xi−1)(x−xi+1)]/[(xi−xi−1)(xi−xi+1)] · yi + [(x−xi−1)(x−xi)]/[(xi+1−xi−1)(xi+1−xi)] · yi+1
1.2.2 二元函数插值：例1 轴肩圆角处的理论应力集中系数 a0（r/d 与 D/d 两个自变量）。
| r/d | D/d = 6.0 | D/d = 3.0 | D/d = 2.0 | D/d = 1.5 | D/d = 1.2 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.04 | 2.09 | 2.59 | 2.40 | 2.33 | 2.21 |
| 0.10 | 1.62 | 1.88 | 1.80 | 1.73 | 1.68 |
| 0.15 | 1.48 | 1.64 | 1.59 | 1.55 | 1.52 |
| 0.20 | 1.39 | 1.49 | 1.46 | 1.44 | 1.42 |
| 0.25 | 1.33 | 1.39 | 1.37 | 1.35 | 1.34 |
| 0.30 | 1.27 | 1.42 | 1.31 | 1.30 | 1.29 |
注：源文件本页数字严重粘连，数值按源表顺序录入，其中 r/d=0.30、D/d=3.0 处的 1.42 明显偏离相邻数值，疑为 1.32，使用时请对照原表核对。
A) 直线—直线插值：已知网格点 A、B、C、D 的坐标。
其它方式：B) 直线—抛物线插值；C) 抛物线—抛物线插值。
2. 线图的程序化方法：例1 齿轮载荷分布系数 Kβ
线图程序化方法：
A) 线图离散化为数表：齿轮载荷分布系数 Kβ 随 b/d1 增大而增大，悬臂布置时数值最高。
注：源文件本页数字粘连严重，横坐标取值与系数难以安全切分，此处按趋势描述，未能还原为完整数表，建议对照原课件线图核对。
B) 拟合法建立经验公式：最小二乘法
已知 m 个节点 (x1, y1)、(x2, y2) … (xm, ym)。
3.1 基本概念
3）数据的逻辑结构与物理结构
逻辑结构示例：汽车组成
3.2 线性表：A) 线性表的逻辑结构（减速器明细表）
| 序号 | 名称 | 数量 | 材料 |
|---|---|---|---|
| 1 | 箱体 | 1 | HT100 |
| 2 | 箱盖 | 1 | HT100 |
| 3 | 齿轮轴 | 2 | 45钢 |
| 4 | 轴 | 3 | 45钢 |
| 5 | 齿轮 | 6 | 45钢 |
| 6 | 端盖 | 2 | HT100 |
B) 线性表的顺序存储结构：元素 a1、a2 … an 在内存中连续存放。
存储位置计算：Loc(ai) = Loc(a1) + (i−1) × L，其中 L 为每个元素占用的存储单元长度。
线性表顺序存储结构的特点
适合于：查询频繁、删除与插入量小的场合。
C) 线性表的链式存储结构：节点（node）由数据域与指针域组成，可构成单向链表、双向链表、环形链表。
链式存储结构的特点：无序性，占用空间较大；访问、修改速度快，删除、插入时运算量小。适合于查询、删除与插入频繁的场合。
链表的查找操作
struct node* Search(struct node* head, char ch) {
struct node* temp = head;
while (temp) {
if (temp->m_value == ch) break;
temp = temp->m_next;
}
return temp;
}
链表的删除操作
struct node* Remove(struct node* head, char ch) {
struct node *prev, *temp;
prev = temp = head;
while (temp) {
if (temp->m_value == ch) {
prev->m_next = temp->m_next;
if (temp == head) head = prev->m_next;
break;
}
prev = temp; temp = temp->m_next;
}
return temp;
}
3.3 栈：只能在栈顶一端进行插入（进栈）和删除（出栈）操作的线性表。
3.4.1 树的逻辑结构
3.4.2 树的存储结构：每个节点设数据域与若干子树地址域（子树1地址、子树2地址 … 子树n地址）。
以图中树 A(B,E,H)、C(D,F,G) 为例，节点地址域中无子树的位置填 0。
例：某传动箱的树形结构
典型的树：二叉树 —— 每个节点最多只有两棵子树，常用于 CSG（构造实体几何）表示。
典型的树：八叉树 —— 将空间递归划分为八个卦限，用于碰撞检测、加工仿真与造型。
4.1 基本概念
以减速器明细表为例：序号、名称、数量、材料构成数据项；每个零件（箱体、箱盖、齿轮轴、轴、齿轮、端盖）对应一条记录（记录1、记录2、记录3、记录4…）；全部记录构成文件。
数据管理系统的类型
文件管理系统：用户程序库通过用户接口、图形管理与操作系统访问各自的数据文件，应用之间需通过转换接口交换数据。
存在的问题：
基于数据库的管理系统：用户接口与应用程序经 DBMS（数据库管理系统）和操作系统访问公用数据库。
基于局域网的数据库管理系统：多台计算机各带分布数据库，通过网络协议与 DBMS、操作系统互联于局域网。
分布式数据库管理系统：局部数据库与全局数据库经 WWW 网络互联，由全局数据库管理系统统一管理。
集中管理的分布式数据库：全局用户经全局数据库管理系统、局部用户经局部数据库管理系统访问各自的局部数据库，由全局系统集中管理。
4.2 文件系统：记录的集合，数据管理的一种形式，能独立于应用程序单独存储。
文件组织方法：
4.2.1 检索方法：顺序扫描、折半查找、分块查找
1) 顺序扫描：从第一个记录开始逐个查询。
2) 折半查找（二分查找法）
3) 分块查找（与折半查找相似）
4.2.2 顺序文件：物理存储顺序与逻辑顺序一致。
4.2.3 索引文件：带有包括关键字和存放地址的索引表，按照关键字 k 与相应记录 Rk 的地址对照表存储与检索。
| 编号 | 名称 | 数量 | 材料 |
|---|---|---|---|
| 1 | 箱体 | 1 | HT100 |
| 3 | 箱盖 | 1 | HT100 |
| 5 | 齿轮轴 | 2 | 45钢 |
| 2 | 轴 | 3 | 45钢 |
| 4 | 齿轮 | 6 | 45钢 |
| 6 | 端盖 | 2 | HT100 |
无序索引与有序索引：索引表由地址、关键字与记录存放地址构成；无序索引按记录存放的先后建立，有序索引则按关键字大小排列。
注：源文件本页地址与关键字数字粘连严重（如地址101~107与关键字成串出现），无法安全切分还原，建议对照原课件表格核对。
4.3.1 数据库的概念及其特征
概念：存储于计算机外存储器上的经过组织的图形或非图形数据的集合，是大量的、持久的、可靠的、共享的数据管理工具。
数据模型：组织、存储、使用相互关联的数据集合。
数据库管理的优点（相对于文件管理）
4.3.2 数据库系统的组成与操作
4.3.3 数据库的数据模型：表示实体与实体间关系的模型。
关系模型（Relational Model）：螺纹联接件常用材料与屈服极限
| 材料 | 屈服极限 σs（MPa） |
|---|---|
| 10 | 210 |
| Q215 | 220 |
| Q235 | 240 |
| 35 | 320 |
| 45 | 360 |
层次模型（Hierarchical Model）：以树型结构组织数据，源文件本页仅保留模型名称，树型结构图片建议对照原课件图片补充。
网状模型（Network Model）：以网状结构组织数据，源文件本页仅保留模型名称，网状结构图片建议对照原课件图片补充。
4.4.1 坐标系
4.4.2 曲线：曲线和点 (x, y, z) 都是就拓扑性质而言的，只有加上相应的几何特征信息后才构成几何意义的曲线和点。
设有一空间曲线 C，由 C1、C2、C3、C4 四个曲线段组成：C1 为直线，C2 为一般二次曲线，C3 为圆弧，C4 为离散曲线。
4.4 几何元素在数据库中的表示：本页源文件仅保留小节标题，曲线几何表示的图片内容建议对照原课件图片补充。
4.4.3 曲面：一张曲面可以用网格来定义，网格是由 u 向和 v 向的若干条空间曲线相织而成。
4.4 几何元素在数据库中的表示：本页源文件仅保留小节标题，曲面网格图片内容建议对照原课件图片补充。
4.4 几何元素在数据库中的表示（续）：本页源文件仅保留小节标题，几何元素图片内容建议对照原课件图片补充。
4.5 典型数据库系统
Oracle：[美] Oracle 公司成立于 1977 年，是专门从事研究、开发关系数据库管理系统的专业厂家。1979 年推出的 Oracle 第一版是世界上首批商用的关系数据库管理系统之一。目前 Oracle 产品覆盖大、中、小型机几十种机型，成为世界上使用非常广泛的著名关系数据库管理系统。
SQL 语言作为数据库语言。
Oracle 的特点
Oracle 主要产品
Sybase：[美] Sybase 公司成立于 1984 年 11 月，是数据库软件厂商的后起之秀，推出了支持企业范围的“客户／服务器体系结构”的数据库系统。该公司拥有数据库系统和操作系统两方面的优秀专家与技术人员，以关系数据库“客户／服务器数据库体系结构”作为开发产品的重要目标。
Sybase：本页源文件仅保留产品名称，体系结构或界面图片内容建议对照原课件图片补充。
Sybase 的三层产品结构
| 比较项 | 商用数据库 | 工程数据库 |
|---|---|---|
| 客体模型 | 静态 | 静态和动态 |
| 概念模式的性质 | 静态的、可编译的 | 动态的和解释的 |
| 改变情况和谁执行其改变 | 数据的修改是经常的，但仅改变其值（用户）；数据结构（DBA） | 数据的修改是经常的，对数据的值和结构两者都进行改变 |
| 值的类型 | 数值（或数字）和字符串 | 结构化的值 |
| 数据模式 | 模式比较简单，相互联系不强，记录型相对稳定 | 复杂的网状结构，大多是多对多和递归的关系 |
| 模式 | 遵循 ANSI／SPARC 报告的三级模式 | 多重模式多层观念 |
| 比较项 | 商用数据库 | 工程数据库 |
|---|---|---|
| 模式的建立时机 | 模式被描述并在初始数据库装入后 | 早在客体的模型处于设计阶段 |
| CPU花费 | 主要是检索，CPU花费小 | CPU花费较大 |
| 输入花费 | 通过查询语言存取的，输入花费是重要的 | 某些应用程序加入工作，输入花费较大 |
| 信息量 | 数据量大，但十分稳定 | 膨胀量很大 |
| 工作方式 | 在字符终端前进行非实时工作 | 在具有特殊功能的终端前实时／交互方式工作 |
| 语义一致性 | 必须保持一致性 | 在一定范围内可以允许不一致性 |
思考题
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}