第四节 工程数据的计算机处理.

1、q数表的程序化处理数表的程序化处理 q数表的文件化处理数表的文件化处理 q数表的解析化处理数表的解析化处理 q线图程序化处理线图程序化处理 q工程数据的数据库管理工程数据的数据库管理 q产品数据管理技术产品数据管理技术 第三章第三章 工程数据的计算机处理工程数据的计算机处理 工程数据类型：工程数据类型：数值、表格、曲线图数值、表格、曲线图 工程数据处理方法：工程数据处理方法： 程序化处理程序化处理 文件化处理文件化处理 数据库管理数据库管理 3-1 3-1 数表的程序化处理数表的程序化处理 引言引言 程序化方法：程序化方法： 将工程数据以数组、公式等形式写入程序中，再由程序对将工程数据以数组、

2、公式等形式写入程序中，再由程序对 数据进行查询、处理、计算等操作。数据进行查询、处理、计算等操作。 屏幕直观输出法、公式化法、数值存储法屏幕直观输出法、公式化法、数值存储法 优点：优点：程序与数据结合再一起；程序与数据结合再一起； 缺点：缺点：数据无法共享，增大程序长度。数据无法共享，增大程序长度。 3-1 3-1 数表的程序化处理数表的程序化处理 例：将齿轮传动强度计算中的使用系数例：将齿轮传动强度计算中的使用系数K KA A数表程序化。要求根数表程序化。要求根 据原动机工作特性和工作载荷特性确定适宜的使用系数据原动机工作特性和工作载荷特性确定适宜的使用系数K KA A。 原动机工作特性原动

3、机工作特性 工作机械载荷特性工作机械载荷特性 平稳平稳中等冲击中等冲击较大冲击较大冲击 平稳平稳1.001.251.75 轻度冲击轻度冲击1.251.502.00或更大或更大 中等冲击中等冲击1.501.752.25或更大或更大 使用系数使用系数K KA A 一一. .屏幕直观输出法屏幕直观输出法 3-1 3-1 数表的程序化处理数表的程序化处理 例：将例：将6060，7070，8080，9090， 100100，110110，120120这一标准直这一标准直 径系列编入程序。径系列编入程序。 参数修改 N 开始 输入计算直径Dc Dc120 显示越界信息 Y 结束 Dc60 N D=INT(

4、Dc/10.02) *10+10 N D=60 Y 满意 Y 二二. .公式化法公式化法 说明：说明：若直径小于60， 则直接取60。 3-1 3-1 数表的程序化处理数表的程序化处理 三三. .数组存储法数组存储法 材 料铸 铁工业纯铁钢 材 高速钢不锈钢 密度6.67.877.858.307.75 材料密度值表材料密度值表 一维数表一维数表 # include “stdio.h” void main(void) float gamma5=6.6,7.87,7.85,8.3,7.75; int i; do printf(“n请按下述代码选择材料类请按下述代码选择材料类 型：型：”); pri

5、ntf(n1. 铸铁铸铁); printf(n2. 工业纯铁工业纯铁); printf(n3. 钢材钢材); printf(n4. 高速钢高速钢); printf(n5. 不锈钢不锈钢n); scanf(%d, if (i5) printf(n选择出错，请选择出错，请 重选！重选！); while (i5); printf(所选材料密度为：所选材料密度为： %4.2fn,gammai-1); 3-1 3-1 数表的程序化处理数表的程序化处理 三三. .数组存储法数组存储法 2二维数表二维数表 材料厚度/(mm)h/mm/()/() 0.55.00.252.0 0.51.06.00.252.0

6、1.02.57.00.252.0 2.56.08.00.503.0 6.010.00.503.0 凹模孔口参数表凹模孔口参数表 3-1 3-1 数表的程序化处理数表的程序化处理 #include stdio.h void main(void) float ah53=5.0,0.25,2.0,6.0,0.25,2.0,7.0,0.25,2.0,8.0,0.5,3.0,1 0.0,0.5,3.0; float thick4=0.5,1.0,2.5,6.0; int i; float t,h,alpha,beta; printf(nPlease input the hight of material

7、: t=); scanf(%f, for (i=0;i4;i+) if(t=thicki) break; h=ahi0;alpha=ahi1;beta=ahi2; printf(h=%5.2f alpha=%5.2f beta=%5.2fn,h,alpha,beta); 三三. .数组存储法数组存储法 3-1 3-1 数表的程序化处理数表的程序化处理 应用程序1 应用程序2 应用程序n 文件1 文件2 文件n 存取 方法 文件管理文件管理 将数据放于数据文件中，将数据放于数据文件中， 需要数据时，由程序来打开文需要数据时，由程序来打开文 件并读取数据。件并读取数据。 优点：优点：数据与程序作了

8、初步的数据与程序作了初步的 分离，实现了有条件的数据共分离，实现了有条件的数据共 享。享。 缺点缺点：(1)文件只能表示事物而文件只能表示事物而 不能表示事物之间的联系；不能表示事物之间的联系； (2)文件较长；文件较长；(3)数据与应用数据与应用 程序之间仍有依赖关系；程序之间仍有依赖关系；(4)安安 全性和保密性差。全性和保密性差。 3-2 3-2 数表的文件化处理数表的文件化处理 Z9111315171921 K0.4460.5550.6670.7750.8931.001.12 Z23252729313335 K1.231.351.461.581.701.811.94 例：例：下表为由小

9、链轮齿数下表为由小链轮齿数Z查取齿数系数查取齿数系数K的一维数表，请用文件的一维数表，请用文件 管理的方式对其进行程序化处理。管理的方式对其进行程序化处理。 #include #includedisplay.h void main() int i,z1,z15,ip=20; float k15; FILE *fp; fp=fopen(ZK.TXT,r); for(i=0;i15;i+) fscanf(fp,%d, for(i=0;i15;i+) fscanf(fp,%f, fclose(fp); clrscr(); printf(please input Z1=); scanf(%d, for

10、(i=0;i15;i+) if(zi=z1) ip=i; i=16; if(ip20) printf(nif z=%d,k=%f,zip,kip); else printf(Input wrong!); 3-2 3-2 数表的文件化处理数表的文件化处理 问题提出问题提出: 0 0.5 1 1.5 2 2.5 020406080100120 ZV YF Zv20242628303235 YF1.981.881.851.801.761.711.64 Zv374045506080100 YF1.611.551.481.451.401.341.30 蜗轮当量齿数与齿形系数的关系表蜗轮当量齿数与齿形系数

11、的关系表 YF=f(ZV) 据相邻点求平均值据相邻点求平均值 求出函数方程求出函数方程 插值法插值法 公式拟合法公式拟合法 解决方法解决方法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 设法构造某个简单的函设法构造某个简单的函 数数Y=P(x)Y=P(x)作为列表函数作为列表函数 f(x)f(x)的近似表达式，然后，的近似表达式，然后， 计算计算P(x)P(x)值以得到值以得到f(x)f(x)的的 近似值。并且使近似值。并且使f(xf(xi i)=P(x)=P(xi i) ) i=1i=1，2 2，3.3.，n n成立。成立。 P(x)P(x)就称为就称为f(x)f(x)的插值函的插值函

12、 数，点数，点x x1 1,x,x2 2,x,x3 3.,x.,xn n称为称为 插值节点。插值节点。 xixi+1x P(x) f(x) Y=P(x) x P(x) f(x) 基本原理基本原理: Y=P(x) Xj-1xj+1 xj 线性插值线性插值 拉格朗日插值拉格朗日插值 y=f(x) x y 一一. .插值法插值法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 线性插值法线性插值法: y=f(x) Y=P(x) x1 y2 y1 y xx2 12 2 12 2 xx xx yy yy 12 212 2 )( xx xxyy yy 1 1 )( ii iii i xx xxyy yy

13、 线性插值公式线性插值公式 线性插值步骤：线性插值步骤： 输入输入x(n)x(n)，y(n)y(n)及插值点及插值点x x 值；值； 查找插值节点查找插值节点x xi i，x xi+1 i+1， ，构构 造线性方程造线性方程y=P(x)y=P(x)； 将插值点将插值点x x值代入方程值代入方程 y=P(x)y=P(x)。 一一. .插值法插值法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 Zv20242628303235 YF1.981.881.851.801.761.711.64 蜗轮当量齿数与齿形系统的关系表蜗轮当量齿数与齿形系统的关系表 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

14、2.1 152025303540 ZV YF ZV=22，YF=？ 12 212 2 )( xx xxyy yy V V F Z Z Y 025. 048. 2 2024 )24)(98. 188. 1 ( 88. 1 ZV=22，YF=1.93 线性插值法线性插值法: 一一. .插值法插值法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 拉格朗日插值拉格朗日插值: y=f(x) Y=P(x) y y f(x) P(x) P(x) Y=P(x) 一一. .插值法插值法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 拉格朗日插值拉格朗日插值: 一一. .插值法插值法 3-3 3-3 数表

15、的解析化处理数表的解析化处理 二二. .公式拟合法公式拟合法 根据数据点在坐标系上的分布状态，寻找一个曲线去根据数据点在坐标系上的分布状态，寻找一个曲线去 逼近这些数据点，然后求这条曲线的方程。逼近这些数据点，然后求这条曲线的方程。 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 线性方程拟合线性方程拟合 对数方程拟合对数方程拟合 指数方程拟合指数方程拟合 对数指数方程拟合对数指数方程拟合 多项式拟合多项式拟合 y=f(x) x y 二二. .公式拟合法公式拟合法 1.线性方程拟合线性方程拟合 有N组实验数据xi,yi，设线性方程的形式是：y=a+bx。根据最小二乘法定 义，为了达到最好拟合

16、，应使各节点的偏差平方和最小。偏差平方和最小。设S(a,b)为偏差 平方和，则: ei y=f(x)=a+bx n),1,2,)(if(xye iii f(xi)=a+bxi xi yi 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 n i ii n i n i iii bxayxfyebaS 1 2 11 2 2 )()(),( n i iii n i ii xbxay b S bxay a S 1 1 0)(2 0)(2 1.线性方程拟合线性方程拟合 二二. .公式拟合法公式拟合法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 1.线性方程拟合线性方程拟合 二二. .公式拟合法公式

17、拟合法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 例题：例题：有一组实验数据（如下表所示），要求用线性方程bxay 对该组数据进行拟合。 xi-112345 yi-101223 2.对数方程拟合对数方程拟合 n i ii bXaybaS 1 2 )(),( 对数方程形式为：y=a+blnx 令X=lnxX=lnx,则 y=a+bXy=a+bX 二二. .公式拟合法公式拟合法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 3.指数方程拟合指数方程拟合 指数方程形式为：y=axb 对方程两边取对数，得：lny=lna+blnx。 令Y=lnyY=lny，A=lnaA=lna，X=lnx

18、X=lnx，则: Y=A+bXY=A+bX n i ii bXAYbaS 1 2 )(),( 二二. .公式拟合法公式拟合法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 A ea n i ii bxAYbaS 1 2 )(),( 4.对数指数方程拟合对数指数方程拟合 指数方程形式为：y=aebx 对方程两边取对数，得：lny=lna+bxlne 令Y=lnyY=lny，A=lnaA=lna，lne=1lne=1，则: Y=A+bxY=A+bx 二二. .公式拟合法公式拟合法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 A ea 5.多项式拟合多项式拟合 N组实验数据xi，yi，设二

19、次方程的形式为： 。设S（a , b, c）为偏差平方和，则： 二二. .公式拟合法公式拟合法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 n i iiii n i iiii n i iiii xcxbxay c S xcxbxay b S xcxbxay a S 1 22 1 12 1 02 0)(2 0)(2 0)(2 5.多项式拟合多项式拟合 二二. .公式拟合法公式拟合法 3-3 3-3 数表的解析化处理数表的解析化处理 例题：例题：为了在数控车床上上某零件，要求解这零件边界曲线 的解析表达式，现在曲线上得如下5组数据，试用二次多项 式方程 ，求解该边界曲线表达式。 2 cxbx

20、ay x坐标-3-1135 y坐标1.61.82.02.32.8 -4 -4 线图程序化处理线图程序化处理 线图计算机处理的方法有两种： (1) 找到线图原来的公式，进行程序化处理。 (2) 将线图离散化为数表，再用前述的数表处理方法进行处理。 压 缩 量 (%) 单位压力(MPa) 1020304050600 5 橡皮压缩量橡皮压缩量/101520253035 单位压力单位压力/MPa0.260.500.701.061.522.10 应用程序1 应用程序2 交互 界面 数据 库管 理系 统 数 据 库 数据库管理数据库管理 将工程数据存放到数据库中，可将工程数据存放到数据库中，可 以克服文件

21、化处理的不足。以克服文件化处理的不足。 优点：优点： （1）数据共享；）数据共享； （2）数据集中；）数据集中； （3）数据结构化，既表示了事物，）数据结构化，既表示了事物， 又表示了事物之间的联系；又表示了事物之间的联系； （4）数据与应用程序无关；）数据与应用程序无关； （5）安全性和保密性好。）安全性和保密性好。 一一. .数据库管理数据库管理 - -5 5工程数据的数据库管理工程数据的数据库管理 材料 屈服极限 s/MPa 10210 Q215220 Q235240 35320 45360 层次模型层次模型网状模型网状模型 关系模型关系模型 （1）表中每一列必须是基本数据项，而不是组合

22、项。 （2）表中每一列必须具有相同的数据类型。 （3）表中的每一列必须有一个唯一的属性名。 （4）表中不应有内容相同的行。 （5）行与列的顺序均不影响表中所表示的信息含义。 二二. . 常见的数据结构常见的数据结构 - -5 5 工程数据的数据库管理工程数据的数据库管理 三三. . 数据库管理系统数据库管理系统 1、数据库管理系统的功能数据库管理系统的功能 功能功能说明说明 数据库定义功能实现全局逻辑结构、局部逻辑结构和物理结构定义，权限定义等。 数据库管理功能 提供对数据进行各种应用操作，例如：检索、排序、统计、输入、 输出的功能。 数据库的建立和维 护功能 即建立、更新、再组织数据库等结构维护功能。 通信功能 具备与操作系统的联机处理功能分时系统及远程作业输入的相应接 口。 其他功能如应用程序的开发、文件管理、存储变量、设备控制等。 - -5 5 工程数据的数据库管理工程数据的数据库管理 2、数据库管理系统的组成数据库管理系统的组成 组成部分组成部分功能功能 数据描述语言(DDL)及 其翻译程序 用于描述数据之间的联系，实现数据库之间的定义功能。 数据操纵语言(DML)及 其编译程序 用于存储、检索、编译数据库数据的工具。 数据库管理例行程序 (DMR)