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1、科研项目实践科研项目实践二三维绘图软件与二三维绘图软件与 MATLABMATLAB一、CAD最开始接触的是 CAD,李季成老师演示讲解,我们跟着做,从点、直线、矩形、圆、弧、椭圆等绘图命令,由浅入深的将我们画过的零件图都转换成了计算机二维图形,其中有它的一些修改命令:对齐、复制、镜像、阵列、偏移、旋转、移动、删除、分解、修剪、拉伸、延长、圆角、倒角等,还有尺寸的标注:直径标注、对齐标注、半径、角度、中心点的标注。CAD 的工作界面有菜单栏和工具栏;鼠标可以用来放大缩小窗口,移动对象;绘图中还利用到坐标、对象捕捉、正交、极轴追踪、动态追踪等;还有线的颜色、线型、线宽设置,背景颜色设置,图层的编辑
2、、显隐设置,图纸的编辑等。绘图时输入绝对或者相对坐标,再用鼠标取点,直接输入距离(配合极轴追踪和正交工具) ,动态输入。标注时也可用到快捷键选择对象,在进行限定操作,比如:对圆的标注是 R 还是 D、线是 H 或是 V 等。二、CATIAV5CATIAV5 包括产品设计、工业设计、绘制二维图形、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成。草图的绘制:常用的绘图命令包括直线、点、中心线、圆、矩形、椭圆等;编辑命令包括复制、镜像、移动、剪切、尺寸标注等。界面有标题栏、菜单栏、工具栏、罗盘(沿直线、平面移动对象,旋转对象) 、坐标平面、结构树、命令提示栏。结构树:自动以子数关系表示特征间的父子
3、关系,在树上选中某个特征,则对应的图形平台上的特征被选中,双击特征可对其重定义。工具栏有标准工具栏(新建、打开、撤销、保存、重做等) ,图形属性工具栏(透明度、线条粗细、类型、点的表示符号等) ,视图工具栏和测量工具栏。草图绘制模块:草图工具、轮廓工具、约束工具、修饰工具。约束:使元素对于其他元素产生相互限制的关系,分几何约束和尺寸约束。零件设计模块:草图工作台绘制的二维轮廓切换到零件工作台,利用二维轮廓生成实体。有拉伸凸台、拉伸凹槽、旋转实体、旋转凹槽、孔、扫描肋、实体混合等。对实体也有圆角、倒角、拔模、抽壳、加厚、平移、镜像、缩放等操作。三、Solidworks进入 Solidworks
4、可选择零件、装配体、工程图。进入草图绘制:在前视、右视、上视基准面中选一个合适的基准面作图。草图界面有菜单栏、工具栏、任务窗口、管理器窗口、图形区域、状态栏。管理器窗口中有特征管理器设计树,类似于 Catiav5 的结构树。界面中出了点、线、矩形、椭圆、圆、弧等基本画图命令及圆角、倒角、剪切、复制、粘贴等编辑命令外,常用到还有视图定向和裁剪。视图定向可以将视图调整为前、后、上、下、左、右、上下等二轴测等视图定向,裁剪有强劲裁剪和 裁剪。右键点击图形区域也可以选择添加几何关系:可给需要的对象之间添加平行、相切、同心、重合、相等、对称、固定、合并等关系,相当于 Catia 中的约束。零件的尺寸设置
5、是依靠智能尺寸来完成的,点击智能尺寸,选中元素,即可设置数值,包括线性尺寸(点到点、点到线、线到线的距离等) 、角度尺寸、圆弧尺寸和圆形尺寸。双击设置完的尺寸可进行修改。特征建模:点击退出草图,即进入特征建模界面,可对刚操作完的草图或者基体再次进行操作。包括拉伸或基体、拉伸切除、旋转凸台或基体、旋转切除、筋特征、孔特征(简单直孔及常用螺纹孔等) ,其中各项也均可进行阵列、镜像、圆角、倒角等特征。装配体:当设计完各个部件之后开始完成装配体。新建装配体,先插入需要的零件,然后自上而下或自下而上地装配,再进行干涉检查,无误即生成。工程图:零件或装配体均可生成工程图,也可像 Catia 一样建立图层、
6、设置图层。工程图要选择图纸,编辑图纸格式,然后选择装配体或零件,进而产生主俯左等各角度视图及局部视图、断裂视图、裁剪视图等特殊视图。再进行尺寸标注及相关设置、技术要求等其他注释。四、MatlabMatlab 是一种高效的科学及工程计算语言,它的语言有些类似 C 语言,同样有数值、变量和表达式、运算符。但它可以面向复数、面向数组进行运算。界面的基本操作有 clf(清除图形窗) 、clc(清除指令窗中显示的内容) 、clear(清除 Matlab 工作空间保存的变量) 、edit(打开 m 文件编辑器) 、exit(关闭或退出 Matlab)。通过 sym 函数可定义符号对象,有符号数字、基本符号
7、变量、自由符号变量。也可转换双精度数字与符号数字 .但它的缺点是很多问题无法解且求的时间长,这时引出数值计算,速度快容量大。创建一维数组 x=a:inc:b ,创建二维数组 , , ; , , ,也可创建中多维数组,可用 M 函数创建数组,如 diag 对角数组,eye 单位数组,magic 魔方数组,rand 均匀分布随机数组,zeros 全零数组等。然后进行数组运算:+、-、*、/、等。数值运算可求差分 dx=diff(x),求和 Sx=Sum(x),求微分方程数值解t,Y=ode45(odefun,tspan,y0),进行矩阵运算、矩阵的变换,求线性方程的解 x=Ab 等。Matlab
8、能实现数据和函数的可视化,可绘制多边形、圆、二维曲线 plot(x,y,s ) s 指定颜色,plot(x,y) 默认色彩、三维曲线plot3(x,y,z,s ) s 指定的点形线型、三维曲面plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,z2,s2,.)等。Matlab 同样有 if-else-end 条件控制、for 循环、while 循环。随着指令的增加,为了方便,要建立 M 脚本文件或 M 函数文件。M 文件结构:函数申明行;H1 行;在线帮助文本区;编写和修改记录;函数体。Simulink 是一个动态系统建模、仿真和综分析的集成环境,适应面广,流程清晰,仿真精细。可基于微分方程建模、
9、基于传递函数建模、离散时间系统的建模与仿真和元件电路仿真。Catia 是我用计算机学绘图的入门软件,万事开头难,伴随着错误的经常 出现,我运用软件也就变得逐渐熟练,逐渐产生更大的兴趣,但由于它是二维 软件,毕竟不是很专业的绘图工具,所以我们还是需要 catia 这样的三维软件,它们能直观的显示三维图形,并且它具有模拟运动等功能,而且参数化,换好 后简单修改一下参数,图形就会自动跟着变化。而 solidworks 集成了 cosmosworks 有限元分析模块,操作更简便,功能更强大。MATLAB 是一种更高 级,能应用于各种方向的计算机语言。这些软件课,让我们拓展了知识面,并且可以让我们在以后选择自己准备 深入学习的软件及课程时有所了解有所侧重,不仅增加了动手实践能力,也使 得我们在建模等领域有更大的优势,让我收获很大!