（机械设计及理论专业论文）基于autocad的零件表达训练系统的研制.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 “机械制图”是工科类本科生必修的一门重要的技术基础课。本课程的主要教学任 务是培养学生对空间形体的形象思维能力和逻辑思维能力以及依据投影法用二维平面 图形表达三维空间形状的能力。二维图形表达是本课程的基础内容，但由于受传统教学 手段和作业模式的约束，二维图形表达同时也成了学生学习过程中的一个难点。 本文研制的零件表达训练系统以a u t o c a d 为平台，采用v b a 开发技术和s q ls e r v e r 数 据库技术实现一系列功能，为学生提供了一个开放的、针对性较强的学习环境，能有效 的培养和提高学生用二维图形完整清晰的表达零件的能力。本文的主要研究工作如下： 1 ) 设计并创建了基本的零件库，研究了数据存储技术和访问技术。 2 ) 将构成表达方案的二维视图做成图块，在二维视图的设计过程中，注重零件表 达方法的多样性并严格遵循机件的图样画法，详细总结了三维转二维过程中的一些处理 方法和技巧。 3 ) 借助c u l t 3 d 动画制作技术，实现了零件三维模型的交互功能。学生通过点击鼠 标可以对零件进行缩放、移动等操作；还可以旋转零件，从任意角度观察零件，实现人 与零件的三维互动。 4 ) 深入分析了零件表达方案的选择原则及其构成要素，提出了智能评阅的策略并 成功实现了训练系统的自动评阅功能。 5 ) 以学生和教师的功能需求为出发点，设计并实现了身份验证，选择零件，选择 视图，输出方案，查询作业记录，添加新零件或新方案等功能模块。 该系统收录了箱体类、轴类、轮盘类和叉架类在内的比较有代表性的零件模型，并 且成功地将c u l t 3 d 交互技术应用到训练系统中，形象生动的将零件呈现在学生眼前， 极大的激发了学生的兴趣。学生选择要练习的零件后，可以从任意角度观察零件的结构 形状，根据自己的构思，选择对应的二维视图块，并进行必要的视图标注即可构成自己 的表达方案，操作简单方便。学生提交表达方案后，系统进行自动评阅，输出评语和教 师推荐的较优表达方案以供参考，极大的提高了学习效率，有利于拓宽学生思路。 关键词：机械制图；零件表达；二维视图；自动批改 r e s e a r c ho nt r a i n i n gs y s t e mo f p a r t sr e p r e s e n t a t i o n b a s e do na u t o c a d a b s t r a c t m e c h a n i c a l d r a w i n g i s a n i m p o r t a n tc o m p u l s o r y c o u r s ef o r e n g i n e e r i n g u n d e r g r a d u a t e s ；i ti sw e l lk n o w nt h a to n eo ft h em o s ti m p o r t a n tt a s k si st od e v e l o ps t u d e n t s ， c a p a b i l i t yo fi m a g i n a t i o na n di d e a t i o n ，a sw e l la st h ea b i l i t yo fr e p r e s e n t i n gap a r tw i t h2 d d r a w i n gb a s e do no r t h o g r a p h i cp r o j e c t i o nm e t h o d ，s o2 dr e p r e s e n t a t i o ni saf u n d a m e n t a lp a r t o ft h ec o u r s e ，a n di ti sa l s oad i f f i c u l tk n o w l e d g ep o i n tf o rs t u d e n t sb e c a u s eo ft h et r a d i t i o n a l t e a c h i n gp r o c e d u r ea n dp r a c t i c i n gs t y l e t l l et r a i n i n gs y s t e mo f p a r t sr e p r e s e n t a t i o nw a sb a s e do na u t o c a d ，a d o p t i n gv b a ，a n d s q ls e r v e rt e c h n i q u e st or e a l i z eas e r i e so fs p e c i f i cf u n c t i o n s i ts u p p l i e ds t u d e n t sw i t ha l l o p e na n dh i g h l y - t a r g e t e dl e a r n i n ge n v i r o n m e n t ，w h i c hc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h e i ra b i l i t yo f r e p r e s e n t i n gap a r t t h em a j o rr e s e a r c hw o r ki n c l u d e st h ef o l l o w i n g ： 1 ) d e s i g n e da n dc r e a t e daf u n d a m e n t a lp a r td a t a b a s e ，s t u d i e dd a t as t o r a g et e c h n o l o g ya n d d a t aa c c e s st e c h n o l o g y 2 ) m a d e2 dv i e w sa sb l o c k s ，d u r i n gt h ed e s i g n i n gp r o c e s so f2 dv i e w s ，m u c ha t t e n t i o nh a s b e e np a i dt ot h ed i v e r s i t yo f p a r t sr e p r e s e n t a t i o ns c h e m e ，a n dd r a w i n gc o n v e n t i o n sh a v eb e e n s t r i c t l yf o l l o w e d s o m et i p so nh o wt ow o r ko u tt h ec o m m o n l y e n c o u n t e r e dp r o b l e m sw h i l e t r a n s f e r r i n g3 dm o d e lt o2 dv i e w sh a v eb e e nc o n c l u d e d 3 ) r e a l i z e di n t e r a c t i v ef u n c t i o nf o r3 dm o d e lw i t hc u l t 3 dt e c h n i q u e s t u d e n tc a l lz o o mo r m o v et h ep a r tb ym o u s e o p e r a t i o n ，a n da l s oc a nr o t a t et h ep a r tt oo b s e r v ei tf r e e l y 4 ) a n a l y z e dt h es e l e c t i o np r i n c i p l ea n dc o m p o n e n t so fp a r t sr e p r e s e n t a t i o ns c h e m e ，p u t f o r w a r da l la u t o m a t i cc h e c ks t r a t e g ya n da p p l i e di tt ot h et r a i n i n g s y s t e m ，s u c c e s s f u l l y r e a l i z e da u t o m a t i cc h e c kf u n c t i o n 5 ) a c c o r d i n gt os t u d e n t s a n dt e a c h e r s r e q u i r e m e n t s ，d e s i g n e da n dr e a l i z e das e r i e so f f u n c t i o nm o d u l es u c ha si d e n t i t yv e r i f i c a t i o nm o d u l e ，p a r t ss e l e c t i o nm o d u l e ，2 dv i e w s s e l e c t i o nm o d u l e ，f i l e sm a n a g e m e n tm o d u l e ，o u t p u tm o d u l ea n da d dn e w p a r t so rn e w r e p r e s e n t a t i o ns c h e m e m o d u l ee t c n l et r a i n i n gs y s t e mi n c l u d e ds o m et y p i c a l3 dm o d e l s a n dc u l t 3 di n t e r a c t i v et e c h n i q u e h a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h es y s t e m ，w h i c hs u p p l i e ds t u d e n t sw i t hv i v i d3 dm o d e l s ， a n dg r e a t l ys t i m u l a t et h e i ri n t e r e s t s a f t e rc h o o s i n gap a r tt op r a c t i c e ，s t u d e n t sa l s oc a n o b s e r v et h ep a r t ss t r u c t u r ef r e e l y ；s e l e c ts o m e2 dv i e w si nt h ed r a w i n ga r e ao fa u t o c a dt o f o r mac e r t a i nr e p r e s e n t a t i o ns c h e m e ，a n dt h e ns u b m i ti t ，t h es y s t e mw o u l d p e r f o r ma u t o m a t i c k e yw 。r d s ：m e c h a n i c a ld r a w i n g ；p a r t sr e p r e s e n t a t i 。n ；2 dv i e w s ；a u t 。m a t i c c h e c k - i i i 腓神弧 如聆怕出辨啪 e 咀一nk 圳凼 t v 川：耋 腓m “ 1 e s暑把b e 妒习m 哪梳 e ， 馐雠坝如盏= | | h 五u 蛐舢m i，l 舱m b t d、叭删k 咄协如 耐h 一 扣撕m 莉眠：墨一i 詈 脚砌邺 n 训妇叫m 山咖h l s 呲 慧一 姒饿虹 篙 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：基王坚! q g 望数窒鲑盍达到绫丕统鲍盈剑 作者签名：鱼慧敛 日期：! q q 2 年! !月 ! ! 日 大连理工大学硕+ 学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： 大连理工大学硕士学位论文 1绪论 1 1 研究背景和意义 机械制图是工科类本科生必修的一门重要的技术基础课，对学生空间思维能力和绘 制、阅读机械图样的能力的培养具有独特的作用。众所周知空间思维能力是工程技术人 员进行创新思维和创新设计的基础，因此学好本课程对学生来说意义重大【1 , 2 , 3 l 。 对教师来说本课程的主要教学任务是1 4 _ j ：( 1 ) 培养依据投影法用二维平面图形表 达三维空间形状的能力；( 2 ) 培养对空间形体的形象思维能力和逻辑思维能力； ( 3 ) 培养使用c a d 软件三维造型设计及绘制机械图样的能力。随着计算机技术的发展和普 及，一些高校开始探索和改革机械制图的教学手段，他们将多媒体课件应用于教学中， 从一定程度上提高了机械制图课程的教学效率。还有一些高校开始重视培养学生使用 c a d 软件三维造型设计的能力，他们开设了i n v e n t o r , p r o e 等三维软件的计算机绘图课 程【8 ，9 】。但是，我们应该注意的是目前的高校的制图课中，课程内容主要还是二维工程图， 包括图样画法、零件图的画法。学生学习制图主要还是要掌握好二维工程图，这不仅因 为二维表达是制图课程的基础内容，而且二维和三维并存的情况要长期存在，即使设计 从三维开始，还需要将三维模型转换成二维工程图，而现在的三维软件要将三维模型转 换成符合标准的二维工程图并不是轻而易举的，还会遇到许多的问题。三维转二维首先 要拟定合适的表达方案，然后利用三维软件所提供的功能将该方案正确地表达出来，并 且标注尺寸和技术要求。这些都需要有较强的二维图形表达能力，在某些方面甚至比直 接画二维工程图的要求还要高 1 0 , i i 】。我们不仅要从教学手段上进行改革，更要结合教学 内容以及学生的需求来改进课程的作业模式，以实现机械制图的教学目标。根据以往的 考试情况及学生作业情况来看，学生对二维图形表达方法的掌握不是很理想，而二维图 形表达又是机械制图课程中非常重要的内容【1 2 1 ，因此开发一个旨在培养和提高学生用二 维图形完整、清晰的表达零件能力的训练系统显得必要而刻不容缓。本论文研制的基于 a u t o c a d 的零件表达训练系统也是对传统机械制图作业模式改进的一种探索。 1 2 国内外研究现状 1 2 1国内研究现状 由于传统的机械制图教学手段和作业模式存在以下方面的问题1 3 】：( 1 ) 机械制图 作业量大、教师批改作业的工作量及其繁重；( 2 ) 作业批改的信息反馈时间较长，学 生在作业中出现的问题不能及时得到反馈和纠正： ( 3 ) 学生在中学阶段对空间思维和 基于a u t o c a d 的零什表达训练系统的研制 空间想象能力方面的训练较少，多数学生缺乏空间概念，很难快速准确的建立二维平面 图形与三维空间立体间的对应关系； ( 4 ) 制图课程学时数的大幅度减少，又使得要实 现机械制图的培养目标，单靠课堂教学远远不够。不少高校对机械制图教学手段和作业 模式进行了探索与改革，涌现出一系列优秀的多媒体课件、电子习题集和智能作业批改 系统，打破了传统的教学手段和作业模式，极大的提高了机械制图课程的教学效率【1 4 1 。 上个世纪9 0 年代开始，大连理工大学工程画教研室在制图课程中尝试人机协同教 学，将计算机软件( d l s 教学软件，大连理工大学孙大新教授研制) 作为交互式构型描述 工具引入课程教学，训练学生空间想象力、构型能力、形体分析能力、投影分析能力、 尺寸分析能力和零件表达能力。打破了以往教师课堂讲授为主的教学模式，强调学生自 主学习，给学生提供了想象甚至创造的环境和空间，学生可以不受限制地自由思维，在 成功与失败中获得真知。利用教学软件自主学习使学生在获取知识、辅助学习的同时， 引发了对现代设计知识的强烈兴趣【l5 1 。 2 0 0 4 年，大连理工大学张应中教授与其它几位老师一同研制了机械制图智能电子习 题集，该习题集为学生提供一个开放的自主学习环境，为学生大脑中形成三维形状与二 维图形之间的直觉思维提供手段。同时系统自动判别对错，并在图上用符号标记出多线、 少线、错线；提供作业完成情况记录，学生可以方便地实现自我学习、自我总结、自我 提高，大大地减轻了教师批改作业繁重的工作量【l 州。 华中科技大学的常明与郑州轻工业学院的何培英联合开发了一套基于w e b 的制图 作业批改系统，它针对的是华中科技大学c a d 中心研制开发的凯图c a d t o o l 2 0 0 0 工程 绘图软件。这套批改系统具有作业批改、作业评分、成绩统计、批改后的作业保存等比 较完整的功能【l7 。 西北工业大学制图教研室在机械作业制图批改系统上也投入了巨大的精力。由于机 械制图作业的情况比较复杂，其复杂性不仅表现在机械零件的多样性，完整清晰的表达 零件所需要的基本图形元素和符号种类繁多，数量庞大，而且也表现在出题方式的多样 性上：既可以是较为简单的补画视图，也可以是较为高级的三维立体图改画二维图，还可 以是更高级的零件测绘。这是一个灵活性、自主性极强的过程，所以学生作业图和正确 答案图就有可能是多种多样的。这正是设计机械制图作业批改软件的难点所在。因此他 们遵循轴套类、盘盖类、叉架类和箱体类零件的顺序，按照零件图的复杂程度，由简到 繁，逐步推进，开发出了轴套类及盘盖类零件图作业批改系统，并将最终开发出整个机 械零件图作业批改软件系统 i s 2 1 1 。 大连理工大学硕士学位论文 1 2 2 国外研究现状 国外的计算机辅助教学发展目前已比较成熟，很多课程包括机械制图都建立了在线 作业系统。在线作业系统的功能齐全，深受教师和学生的欢迎。影响力比较大的在线作 业系统，如w e b a s s i g n 是美国北卡罗来纳州立大学物理系开发的，白1 9 9 7 年建成至今， 已有上百所美国以及海外的大学和中学使用w e b a s s i g n ，2 0 0 2 年至2 0 0 3 年，每学期有 超过9 万学生登录w e b a s s i g n ，有超过9 0 0 万份的提交作业。2 0 0 5 年，有包括美国宾西 法尼亚州立大学( p e n n s y z v a n i as t a t eu n i v e r s i t y ) 、美国加州大学伯克利分校( u n i v e r s i t y o fc a l i f o r n i ab e r k e l e y ) 、美国马里兰大学( u n i v e r s i t yo fm a r y l a n d ) 及新加坡国立大学 ( n a t i o n a lu n i v e r s i t yo fs i n g a p o r e ) 在内的2 5 0 所大学和学院，以及1 5 0 所高中使用 w e b a s s i g n 。w e b a s s i g n 拥有美国各学科常用教科书中的题库【2 2 】。 1 3 研究内容与论文安排 1 3 1研究内容 本文主要研究内容如下： ( 1 ) 分析机械制图课程的教学任务与教学重点，结合学生的思维特点，对机件的图 样画法和零件图的画法进行了深入分析与总结： ( 2 ) 设计并创建具有良好开放性的零件库，将构成表达方案的二维视图分别做成图 块( d w g 格式) 和图片( d p g 格式) 的形式，研究数据库的图片存取技术以及外部访问 技术； ( 3 ) 探讨三维模型构建过程中要注意的问题以及三维转二维过程中的一些处理技 巧，研究三维动画模型的制作技术及如何将其嵌入系统； ( 4 ) 深入研究a m o c a dv b a 二次开发技术和a d o 数据库访问技术，实现零件选 择、视图选择、自动评阅、零件录入、作业管理和三维互动等功能，并用实例验证系统 的有效性和可行性。 1 3 2 论文安排 本文共分为六个部分，具体结构安排如下： 第l 章介绍课题的研究背景、研究内容和国内外研究现状，说明课题的研究意义。 第2 章阐述系统的设计思想和自动批改策略，介绍各功能模块的设计以及数据存 储的设计。 第3 章介绍系统的素材制作，包括三维模型构建过程中要注意的问题，二维工程 图的处理方法和技巧，三维动画模型的制作过程以及零件表达方案的选择原则。 基于a u t o c a d 的零件表达训练系统的研制 第4 章介绍系统实现的关键技术，详细阐述系统自动批改功能，各功能模块的实 现以及加载播放c u l t 3 d 动画的实现等过程。 第5 章例举训练系统运行的实例。 第6 章对论文的研究内容和取得的成果进行了总结，指出了其中的不足，并进行 了展望。 一4 一 大连理t 大学硕士学位论文 2 系统设计 2 1系统的设计思想 本系统将组成表达方案的视图做成图块( d w g 格式) ，每个图块都有自己对应的图 片文件( j p g 格式) ，教师通过录入系统将零件的图片信息存储到数据库中。学生输入 自己的基本信息后进入系统，选择要练习的零件模型，系统将根据学生选择的零件编号 提取并加载此零件对应的视图图片文件，学生点击图形文件便可以在a u t o c a d 绘图界 面下插入与它对应的视图图块，从而形成自己的表达方案。学生制作表达方案期间，若 有些部位在零件的三维图上看不清楚，可以查看零件的三维动画模型，通过鼠标操作从 任意角度观察零件结构。系统还提供标注图块，方便学生进行必要的视图标注。表达方 案完成后将答案提交给系统，系统自动评价学生表达方案的优劣，并给出对此方案的评 语。同时还可以判断学生表达方案中的三视图放置位置是否满足“高平齐，长对正，宽 相等 的要求，此外，系统还同时给出对应零件的最优表达方案和其它可用方案，有利 于拓宽学生的思路。学生的基本信息和作业情况会被系统自动保存下来，学生的表达方 案也会被系统自动转换成图片保存到数据库中。此外教师可以通过身份验证后向训练系 统添加、删除零件，也可以制作新的标准表达方案或编辑已有的标准表达方案；还可以 查看学生的零件表达方案图，全面迅速的掌握学生作业中出现的问题【2 3 , 2 4 , 2 5 1 。 本系统致力于为学生提供一个针对性强，界面友好，具有智能批改功能的开放的学 习环境，使学生专注于表达方案的构思，有效的提高学生用二维平面图形表达三维空间 形状和形象思维的能力。 系统运行框架图如图2 1 所示： 2 2 系统功能模块设计 为了让学生能够自主地进行零件表达方案的训练，本系统收录了包括箱体类、轴类、 轮盘类和叉架类在内的极具代表性的1 5 个零件模型，并且要求系统有良好的开放性， 教师可以随时添加新的零件模型。学生在构思表达方案的过程中要能够与零件模型进行 互动，自由的选择观察角度。表达方案制作好以后，系统能够自动判断学生方案的优劣， 同时给出教师推荐的最优方案和可用方案，以利于拓宽学生的思路。教师应该可以随时 查询学生的作业，以了解他们对知识的掌握情况。基于以上功能，设计了系统的六大功 能模块，详细介绍如下： 基于a u t o c a d 的零件表达训练系统的研制 图2 1 系统运行框架图 f i g2 1s y s t e mr u n n i n gf r a m ed i a g r a m 1 ) 登录模块 学生必须输入自己的学号、姓名和班级等基本信息方可进入系统进行练习，若基本 信息填写不完整，漏填学号、姓名、班级等任意一项，系统会自动弹出提示信息提醒学 生将基本信息填写完整；教师有录入新零件，修改和制作标准方案等权限，但是必须输 入正确的用户名和密码进行身份的验证才可以进入系统录入新的零件，修改和制作标准 一6 一 大连理工大学硕士学位论文 方案或者查看学生的作业情况。用户名和密码由系统管理员设置，教师不能修改登录的 用户名和密码。 2 ) 选择零件模块 根据零件形状和功能的不同，零件被划分为轴类、轮盘类、叉架类、箱体类、标准 件等五大类，除去最后一类，其他四类都是需要设计者根据需要设计而成。不同类型的 零件，表达方案的选择会有所不同，系统应建立丰富的零件模型库供学生练习，同时应 提供界面友好、操作简单的系统界面。当学生选择零件后，系统自动从数据库中提取学 生选中的零件模型图片并将其显示在选择零件模块的界面上，以便让学生更直观的判断 是否要选择此零件来做表达方案的练习。学生选择零件的时候光看模型的图片是不够 的，为了让学生从任意角度观察零件，系统还需实现三维互动的功能。 3 ) 视图选择模块 学生选择了自己感兴趣的零件后，系统根据被选中的零件编号从数据库中提取对应 的二维视图图片，并按图片编号顺序加载显示在视图选择模块界面上。这个过程要保证 零件编号以及图片编号的唯一性。每一张二维视图图片对应一个二维视图块，学生点击 任意一张图片便可以在a u t o c a d 绘图界面中插入与之对应的二维视图块。 4 ) 自动评阅模块 系统自动评阅的原理是将学生制作的表达方案与数据库中对应零件的标准方案进 行循环比较，根据比较的结果判断它的优劣并给出评语。由于学生在制作表达方案的时 候，a u t o c a d 绘图界面中不仅有学生选中的二维视图块，也有标注图块，可能还有其 它的图形元素，因此自动评阅过程首先要将二维视图块与其它图形元素区别开，放置于 不同的图层上。学生自动评阅的算法流程图设计如图2 2 所示： 5 ) 作业管理模块 在作业管理模块中设置不同的查询条件( 班级、零件、姓名、学号等) 方便教师查 询学生的作业情况，并且允许教师查看每个学生的表达方案图，方便的掌握学生在练习 过程中出现的问题，缩短作业反馈时间。 6 ) 零件管理模块 好的系统应该具有良好的开放性。本系统允许教师向系统添加新的零件模型和二维 视图以丰富系统的零件库，添加零件的时候需要为零件和二维视图图片输入唯一的编 号。 基于a u t o c a d 的零件表达训练系统的研制 2 3 数据存储设计 图2 2自动评阅算法流程图 f i g 2 2 a u t o - c h e c ka l g o r i t h mf l o wc h a r t 2 3 1 数据库系统的概念 所谓数据库( d a t ab a s e ) ，通俗的讲就是存放数据的仓库，但它对数据在“仓库 ( 实际上就是计算机的存储设备) 中的组织方式、存储格式等都有一定的要求。因此， 数据库可以定义为：数据库是指长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的相关数据 的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具备较小的冗余度、较 高的数据独立性和易扩展性，并可为多个用户所共享【2 6 1 。 大连理工大学硕士学位论文 2 3 2 数据库管理系统的功能 数据库管理系统( d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，d b m s ) 是用于建立、使用和维 护数据库的专用系统软件，对数据库实现统一管理和控制。数据库管理系统是用户或应 用程序与数据库的中间接口，用户或用户应用程序不能直接存取数据库中的数据，而要 通过数据库管理系统间接存取数据库中的数据。这样能够最大程度地保证数据的独立 性、安全性和可靠性暖琨引。应用程序、数据库管理系统、数据库间的关系如图所示： 应用 一一- ( 固一- f 数据库3 程序 一 一 l l 一 结果数据结果数据 图2 3 应用程序、数据库管理系统、数据库间的关系图 f i g 2 3r e l a t i o n s h i pb e t w e e na p p l i c a t i o n d b m sa n dd a t a b a s e 数据库管理系统的主要功能包括： 1 ) 数据定义功能 d b m s 提供数据定义语言d d l ( d a t ad e f i n i t i o nl a n g u a g e ) ，对数据库中的数据对 象进行定义，包括数据库、表、视图、索引、触发器、存储过程等。当前，绝大多数关 系数据库管理系统都支持的数据定义语言是结构化查询语言s q l 中的d d l 指令，如 c r e a t e 、a l t e r 、d r o p 等指令，这些指令用于创建、修改、删除数据库中的各种数据 对象。 2 ) 数据操纵功能 d b m s 提供数据操纵语言d m l ( d a t am a n i p u l a t i o nl a g u a g e ) ，实现对数据库的基 本操作，如查询、插入、删除、修改等。当前，绝大多数关系数据库管理系统都支持 的数据定义语言是s q l 中的d m l 指令，如s e l e c t 、u p d a t e 、i n s e r t 、d e l e t e 等指令，这些指令用于查询、修改、增加、删除数据库中的各种数据。 3 ) 数据库运行管理 这是d b m s 的核心功能，它包括并发控制、安全性检查、完整性约束条件的检查 和执行，数据库的内部维护等。 4 ) 数据库的建立和维护功能 数据库的建立包括数据库创建、初始数据的输入、转换等功能。数据库维护包括数 据库的转储与恢复、重组织、性能监视、分析等功能。 一9 一 基于a u t o c a d 的零件表达训练系统的研制 2 3 3s q ls e r v e r2 0 0 0 简介 s q ls e r v e r2 0 0 0 是m i c r o s o f t 公司推出的s q ls e r v e r 系列中最成功的版本之一，它 具有强大的管理功能，提供了丰富的管理工具，支持数据的完整性管理、安全性管理 和作业管理l 捌。与其它数据库管理系统相比，s q ls e r v e r2 0 0 0 具有以下特点1 3 0 i ： 1 ) 可扩展性和可用性。s q ls e r v e r2 0 0 0 的的数据库引擎可以在各种配置的计算机 上运行，从安装w i n d o w s9 8 的台式机、笔记本电脑到安装w i n d o w s2 0 0 0 数据中心的 多处理器计算机。s q ls e r v e r2 0 0 0 企业版，具有联盟数据库服务器、视图索引以及超大 规模的内存支持等特征，完全可以满足最大规模的w e b 站点的性能需求。 2 ) 企业级数据库。s q ls e r v e r2 0 0 0 关系数据库引擎具有完善而强大的数据处理功 能。它在有效保证数据库一致性的基础上，尽量降低成千上万的数据库用户进行并发访 问时的管理和延迟成本。s q ls e r v e r2 0 0 0 的分布式查询允许用户同时引用多处数据源， 但其友好的界面使用户觉得好像自始至终是在操作一个数据源。 3 ) 简单、友好的操作方式。s q ls e r v e r2 0 0 0 包含一整套管理和开发工具。这些工 具具有非常友好的用户界面，在提供强大功能的同时，易于安装、使用和发布。 4 ) 数据仓库支持。s q ls e r v e r2 0 0 0 为了满足现代企业对大规模数据进行有效分析 和利用的要求，包含了一系列提取、分析、总结数据的工具，从而使联机分析处理成为 可能。 5 ) 与i n t e m e t 的紧密结合。s q ls e r v e r2 0 0 0 的数据库引擎集成了对x m l 的支持， 使用x m l 简化了对后端系统和数据转换的整合。x m l 可用于在数据库中插入、更新、 删除数据库中的值，关系数据库引擎可以返回x m l 文档格式的数据，这些功能意味着 我们可以使用s q ls e r v e r2 0 0 0 来生成一个x m l 并且通过x m l 得到客户端的返回值。 2 3 4 数据表设计 本系统选择s q ls e r v e r2 0 0 0 作为系统的数据支持后台。系统的数据信息包括三部 分，第一部分是零件的信息，它包括零件的编号、零件的二维视图图片数据、零件二维 视图图片的编号以及零件二维图片所属的视图类型；第二部分是学生信息，它包括学生 的学号、姓名、班级、做题的日期以及选做的零件编号：第三部分是标准表达方案的信 息，它包括零件编号、方案编号( 每个零件的表达方案不止一个) 、构成表达方案的二 维视图块信息、构成表达方案的视图个数以及表达方案的图片数据 3 t , 3 2 1 。数据表的具体 内容如下 大连理工大学硕十学位论文 1 ) 零件信息表： 为了方便学生选择，每个零件必须有对应的三维模型图片。学生选择零件编号后可 以看到对应的三维模型图，以确定自己做不做这个零件的表达方案。所有录入的零件被 分为四大类：轴类，轮盘类，箱体类和叉架类，学生只有选择了零件大类后，才可以选 择此类零件下的零件编号。学生选择零件编号按“确定”按钮后，系统用一个公共变量s 记录选择的零件编号。零件信息表实际上是零件视图图块的图形文件的集合。所有的图 块均由i n v e n t o r 中的三维模型投影成工程图得到，并在a u t o c a d 下修改处理完成。每 个图形文件有唯一的编号，由零件编号和图片序号组成，图片序号和图块名称一一对应。 例如零件编号为“1 0 0 1 ”的零件有1 2 个视图图块，每个图块的名称分别为“l ”，“2 p ee 以此类推，它们对应的图片编号则分别为“1 0 0 1 0 1 ”，“1 0 0 1 0 2 ”学生选择零件 后，系统记录下零件编号，提取对应的图形文件，并按图片编号进行升序排列，顺序加 载二维图片，以保证图形文件和图块一一对应。零件信息表设计如图2 4 所示： 列名i数据类型 c h a r c h l r l m a g e i a t 图2 4 零件信息表 f i 9 2 4 p a r t si n f o r m a t i o nc h a r t 2 ) 学生信息表 学生进入系统前首先要输入自己的基本信息，包括学号、姓名及班级：进入系统后 方可以选择自己感兴趣的零件进行表达方案的训练，表达方案制作完成后提交给系统， 系统会进行自动评语，并且自动将学生的基本信息、做题的日期和选做的零件号等信息 保存到数据库，同时系统也会自动将学生的表达方案( d w g 格式的文件) 自动转换成j p g 格式的图片文件保存到数据库中，方便教师查询，及时发现学生在零件表达方案知识点 中存在的问题。学生信息表设计如图2 5 所示l 3 ) 标准表达方案表 标准表达方案数据表是实现自动评阅的基础。每个标准表达方案的编号是唯一的， 由零件编号和方案序号组成。标准表达方案数据表中存储图块是否被选中的信息以及方 案的图形文件；字段“l 1 2 ”存储的是对应图块是否被选中的信息。若名为“3 的图 块被选中，则字段“3 存储的值为“真”，“方案图存储的是标准方案的图形文件。 标准表达方案表设计如图2 6 所示： 空一 许一y y y 允一 l 度一 长一o 6 号号 型 编编 类伴片片围零围图视 卜一曰一 一 基于a u t o c a d 的零件表达训练系统的研制 列名 i数据类型长度允许空l 婚学号 c h a r1 0 姓名 c h a r 1 0 班级 c h a r 1 6， 日期a “i m t8矿 答案 i m a g e i g矿 零件编号c h a r1 0 矿 图2 5 学生信息表 f i 醇5 s t u d e n t si n f o r m a t i o nc h a r t 列名数据类型 长度允许空 零件编号 c h a r 1 0 露方案编号 c h 盯1 2 c l 】 b i t 1， z 3 b i t1y 3 】 b i t1 4 】 b i t 1 【5 】b i t1矿 【6 】b i t1 7 1 b i t1 8 】b i t1矿 9 3b i tl矿 【1 0 】 b i tl、 【1 1 】 b i t i矿 1 2 】 b i t1 方案图 i m a g e 1 g y 视图个数 i n t4 图2 6 标准表达方案表 f i 9 2 6 s d a n d a r dp r e s e n t a t i o ns c h e m ec h a r t 1 2 一 大连理工大学硕士学位论文 3 系统素材制作 3 1 构建零件三维模型 3 1 1 l n v e n t o r 软件介绍曲置3 盯 i n v e n t o r 是a u t o d e s k 公司开发的用于二维三维设计和绘图的产品，它融合了当前 c a d 所采用的最新造型技术，创新性地提出了自适应技术，以自适应技术为构建，创建 自适应零件，克服了其它纯参数化三维实体模拟软件可变性差的缺点。可以说自适应技 术是自参数化特征造型技术诞生以来在c a d 领域中的一个全新突破。此外它还具有非 凡的大型装配处理性能和世界领先的d w g 兼容性，并具有非常独特的用户界面、直观菜 单、智能选项和精确修复错误功能。该软件的最大特点在于它的设计思路是基于“功能 优化先于造型”。这一思路将造型与整体设计充分结合。可以以s a t 、d w g 和d x f 格式导出展开图，保证良好的数据传递性。i n v e n t o r 主要由五个模块组成【l9 】：钣金模 块、装配部件模块、表达视图模块和工程图模。各模块的基本功能如下：在零件环境中 可以创建单一零件，创建二维草图几何特征、创建钣金零件，生成的文件类型为零件文件 ( i p t ) ；在装配部件环境中，可以调入已有的零件或创建新零件并添加装配约束，同时可 以控制特征的自适应性，生成的文件类型为部件文件( j a m ) ；在表达视图环境中，可以定 义部件的分解视图，并可进行装配过程的动态模拟，生成的文件类型为表达视图文件 ( i p n ) ；在工程图环境中，可以由三维模型直接生成二维图形，创建零件、部件及表达视 图的工程图，生成的文件类型为工程图文件( i d w ) 。 3 1 2i n v e n t o r 三维造型简介 本系统用i n v e m o r2 0 0 8 版本构建三维模型，下面对i n v e n t o r2 0 0 8 的工作环境及常用 的特征命令作简单介绍【3 5 。9 1 。 1 ) 草图环境 所有的草图几何图元都是在草图环境中，使用工具面板上的“草图 工具进行创建 和编辑的。可以控制草图网格，并使用草图工具绘制直线、样条曲线、圆、椭圆、圆弧、 矩形、多边形或点。可以为拐角添加圆角、延伸或修剪曲线，还可以偏移和投影其他特 征的几何图元。 开始绘制新草图时，草图坐标系显示为草图网格的x 轴和y 轴。如果需要，可以 打开三维指示器以在草图原点处显示它。默认网格位于草图平面上，用户可以根据自己 的喜好设置或取消网格。 基于a u t o c a d 的零件表达训练系统的研制 2 ) 约束草图 约束可以限制更改并定义草图的形状。例如，如果直线被水平约束住了，则拖动它 的端点只能改变其长度，或者将其竖直移动，而不会响直线的斜度。可以在同一个草图 中的两个对象之间，或者在某个草图与从现有特征投影的几何图元或其他草图之间放置 几何约束。 在绘制草图时系统会自动应用约束。例如，如果用户创建直线时显示水平符号或竖 直符号，系统就会应用关联的约束。根据绘制草图时的精确程度，可能需要一个或多个 约束以固定草图的形状或位置。 可以通过在草图中添加几何约束来定义设计意图。可以使用自动标注来确定草图是 否已被完全约束并在需要时应用约束。也可以通过拖动几何图元，直到光标移过要约束 的几何图元，依次类推创建约束。 3 ) 标注草图尺寸 要保留设计意图，除了几何约束外，草图几何图元通常还需要尺寸标注，以便保持 大小和位置。绘制草图时，可以应用几何约束，例如水平约束、竖直约束或平行约束。 通常在添加草图几何图元之后添加尺寸。 一般情况下，i n v e n t o r 中的所有尺寸都是参数化的。这意味着用户可以通过修改 尺寸来更改已进行标注的项目的大小。也可以将尺寸指定为计算尺寸，即它反映了项目 的大小却不能用来修改项目的大小。 向草图几何图元添加驱动尺寸的过程也是对草图中对象大小和位置添加约束的过 程。如果对尺寸值进行更改，草图也将自动更新。 若要创建尺寸，请使用工具面板或“二维草图面板 工具栏上的“通用尺寸 工具。 选择要标注尺寸的草图几何图元，然后单击以放置尺寸。 选择几何图元和放置尺寸的操作可以确定所创建尺寸的类型。例如，如果选择一个 圆的边，则会创建半径尺寸。如果选择两个圆的边，则会在它们的圆心之间创建线性尺 寸。 4 ) 草图特征 基础特征 在零件中创建的第一个特征是基础特征。基础特征通常基于草图截面轮廓，并表示 零件中最基本的形状。基础特征也可以是输入的基础实体( s a t 或s t e p 文件格式) 。也 可以创建定位特征作为基础特征。 大连理工大学硕士学位论文 在此基础上创建其他特征来完成整个零件。因为这些特征都依赖于基础特征，所以 制订好的工作计划可以大大减少创建零件所需的时间。计划好设计步骤以后，就可以决 定如何创建基础特征。 使用“草图”工具栏或工具面板上的工具来绘制基础特征的基本形状草图： 研 ：拉伸，沿一条直路径投影草图截面轮廓，用于创建曲面以及实体。 国：旋转，绕一根轴投影草图截面轮廓。 嚼：扫掠，沿一条草图路径投影草图截面轮廓。 翻：放样，使用在多个零件表面或工作平面