《专业软件应用》实验指导书-2014

交通与汽车工程学院《车辆工程专业软件应用》实验指导书适用专业:车辆工程课程代码:6010109学时:6学分:编写单位:汽车系编写人:李平飞审核人:徐延海审批人:孙仁云2014年05月《专业软件应用》实验指导书目录实验一零件设计实验二曲面设计实验三装配设计...........................................................................................-2-...........................................................................................-4-...........................................................................................-5-实验四matlab基本操作.............................................................................-6-实验五MATLAB编程基础.................................................................................-9-实验六MATLAB图形操作...............................................................................-13-实验报告格式及要求.....................................................................................-19--1-《专业软件应用》实验指导书实验一零件设计一、实验目的和任务1.1了解CATIA软件特征树的概念及其功能。1.2熟悉机械零件工作台的常用工具绘制。1.3熟悉基本的零件创建、编辑、删除和变换等操作。1.4了解模型的测量和分析。二、实验仪器、设备及材料2.1CATIA软件。2.2教材。三、实验原理及步骤3.1进入零部件设计工作台。3.2创建特征：。3.3修改、编辑、变换特征。四、思考题根据下图工程图（单位：建模基本步骤及结果）mm），完成其三维实体零件建模，撰写实验报告。（要求写出-2-《专业软件应用》实验指导书-3-《专业软件应用》实验指导书实验二曲面设计一、实验目的和任务1.1了解CATIA软件曲面设计的一般过程。1.2熟悉曲面与线宽、自由曲面的建模方法。1.3熟悉曲面的光顺性评价方法。二、实验仪器、设备及材料2.1CATIA软件。2.2教材。三、实验原理及步骤3.1进入曲面设计工作台。3.2绘制轮廓线。3.3建立曲面。3.4曲面修饰、操作。3.5曲面光顺性评价。四、思考题完成教材第186页习题本步骤及结果）。4中第4-1题（图4-130），撰写实验报告。（要求写出建模基-4-《专业软件应用》实验指导书实验三装配设计一、实验目的和任务1.1了解CATIA软件装配的一般过程。1.2熟悉装配约束的操作和定义。1.3熟悉装配体中部件的对称、阵列。1.4熟悉模型的分解操作。二、实验仪器、设备及材料2.1CATIA软件。2.2CATIAV5应用教程。三、实验原理及步骤3.1进入装配设计工作台。3.2导入第一个零件。3.3导入要装配的零部件。3.4约束零件的装配关系，符合装配的要求。3.5装配体的分解。四、思考题完成教材第255页习题6中第6-2题，撰写实验报告。（要求写出建模基本步骤及结果）。-5-《专业软件应用》实验指导书实验四matlab基本操作一实验目的熟悉MATLAB语言编程环境；熟悉二实验仪器和设备装有MATLAB6.0以上计算机一台三实验原理MATLAB语言命令MATLAB是以复杂矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言。它提供了各种矩阵的运算与操作，并有较强的绘图功能。1.11.1.1一般MATLAB命令格式为[输出参数1，输出参数基本规则2，……]=（命令名）（输入参数1，输入参数2，……）输出参数用方括号，输入参数用圆括号如果输出参数只有一个可不使用括号。1.1.2%后面的任意内容都将被忽略，而不作为命令执行，一般用于为代码加注释。1.1.3可用↑、↓键来重现已输入的数据或命令。用←、→键来移动光标进行修改。1.1.4所有MATLAB命令都用小写字母。大写字母和小写字母分别表示不同的变量。1.1.5常用预定义变量，如pi、Inf、NaN、ans每行各元素用空格或1.1.6矩阵的输入要一行一行的进行，“，”分开，每行用“；”分开。如123A456789MATLAB书写格式为A=[123；456；789]A矩阵在MATLABZ中运行如下程序可得到a=[123;456;789]a=1472583691.1.7需要显示命令的计算结果时，则语句后面不加“；运行下面两种格式可以看出它们的区别：”号，否则要加“；”号。-6-《专业软件应用》实验指导书a=[123;456;789]a=a=[123;456;789];123456789不显示结果1.1.8当输入语句过长需要换行时，应加上“…”后再回车，则可续行输入。1.2矩阵运算MATLAB具有强大的矩阵运算功能,这里我们只作简单介绍.1.2.1在MATLAB中表示基础上加转置符“’”即可。x=[123;456]一个矢量要用方括号，而列矢量的输入只需在行矢量输入格式如x=142536而x=[123;456]'(加转置符)x=1234561.2.2下面三条命令可以产生一个行矢量1a=linspace(x,y,n)2a=logspace(x,y,n)3a=[x:n:y]第一条命令可以在线性空间产生一个值在x至y之间间隔点数为n的行矢量(一组数据)。其行矢量的起始值是x,终值为y,点数为n。第二条命令可以在对数空间产生一个值在10x至10y之间等间隔的行矢量(一组数据)。第三条命令产生x至y步长但是,三个命令之间存在差别，为n的行矢量。下面的例子可以说明这一点。例1例2x=logspace(0,5,6)x=1010x=linspace(0,10,11)x=10041000610000810000012357910-7-《专业软件应用》实验指导书例3x=[0:1:10]x=012345678910通过上面三个例子可以看出例一,例二中n代表选取的点数。而在例三中n则表示步长.注意它们的区别。四实验内容和步骤熟悉MATLAB语言编程环境。在这一环境中，系统提供了许多编写，调试和执行MATLAB程序的便利工具。熟悉变量、MATLAB基本数学函数使用，矩阵操作练习，主要包括矩阵的建立，算数运算，逻辑运算和关系运算。（一）熟悉功能。Matlab的运行环境以及HELP命令，运行demo命令，观看matlab所具有的（二）验证例题中所有操作。（三）完成以下各题，将步骤命令写入实验报告，并在机器上运行结果验证。1．输入口中执行下列表达式，掌握其含义：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．求下列表达式的值。（1）w2(10.34245106)bcabc2ae2x（2），其中a=3.5,b=5,c=-9.8。tan(bc)a-8-《专业软件应用》实验指导书实验五MATLAB编程基础一实验目的：完成MATLAB下数据分析与程序设计有关问题的练习。学习脚本文件的编写，数值输入，数组计算，程序调试等；练习利用和局部变量的使用，流程控制结构，函数编写及其调试。二实验仪器和设备装有MATLAB6.0以上计算机一台三实验原理MATLAB编程序解决基本数学问题。学习全局1.常用运算命令运算命令名anglemin功能求复数的角求最小值max求最大值sum求和rootspoly求多项式的根由多项式的根求多项式的系数求给定点多项式的值多项式求导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-《专业软件应用》实验指导书例2已知某多项式的根如下-1.6506-0.1747+1.5469i-0.1747-1.5469i求该多项式.poly([-1.6506,-0.1747+1.5469i,-0.1747-1.5469i])ans=1.00002.00003.00014.0001即所求多项式为S^3+2S^2+3S+4.2.无条件循环当需要无条件重复执行某些命令时，可以使用for循环：for循环变量t=表达式1:达式2:表达式3语句体end说明：表达式时则默认步长为例3：1为循环初值，表达式1；for语句允许嵌套。2为步长，表达式3为循环终值；当表达式2省略例4：矩阵输入程序3×4阶的Hiltber矩阵。m=input(‘矩阵行数：m=’);n=input(‘矩阵n=’);fori=1:mforj=1:n生成fori=1:3forj=1:4列数：H（i，j）=1/（i+j-1）；enddisp([‘输入第’,num2str(i),’行，第’,num2str(j),’end列元素’])A(i,j)=input(‘’)endend3.条件循环1)if-else-then语句if-else-then语句的常使用三种形式为：(1)if逻辑表达式(3)if逻辑表达式1语句体语句体1endelseif逻辑表达式2语句体2(2)if逻辑表达式elseif逻辑表达式31语句体1„else语句体2endelseend语句体n-10-《专业软件应用》实验指导书2)while循环语句while循环的一般使用形式为：while表达式语句体end例4：用迭代法计算多项式方程x2x5=0的一个实根。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运行结果为：x0=3.4260n=94.分支结构若需要对不同的情形执行不同的操作，可用switch分支语句：switch表达式（标量或字符串）case值1语句体1case值2语句体2…otherwise语句体nend说明：当表达式不是“case”所列值时，执行otherwise语句体。5.建立M文件将多个可执行的系统命令，用文本编辑器编辑后并存放在后缀为.m的文件中，若在MATLAB命令窗口中输入该m-文件的名（不跟后缀.m!），即可.m的文件，也称为Matlab的脚本文件(ScriptFile)。存放路径必须在Matlab能搜索的6.建立函数文件．．．文件依次执行该文件中的多个命令。这个后缀为注意：文件范围内。对于一些特殊户用函数，系统提供了一个用于创建用户函数的命令function，以备用-11-《专业软件应用》实验指导书户随时调用。1．格式：function[输出变量列表]=fun_name(输入变量列表)用户自定义的函数体fun_name，注意：保存时文件名2．函数文件名为：与函数名最好相同；．．．．．．3．存储路径：最好在系统的搜索路径上4.调用方法：输出参量。=fun_name(输入变量)例5：计算s=n!，在文本编辑器中输入：functions=pp(n);s=1;fori=1:ns=s*i;ends;在MATLAB命令窗口中输入：结果为:s=120s=pp(5)四实验内容和步骤（一）验证例题中的操作。（二）完成以下各题，将答案写入实验报告，并在机器上运行结果验证。1．编写程序，计算1+3+5+7+„+(2n+1)的值（用input语句输入n值）。x0x12．编写分段函数f(x)2x1x2的函数文件，存放于文件ff.m中，并求0其它f(3)，f(2)，f()的值。3.编写一个函数文件求三个数的最大值。4：产生一个随机数，若大于0.5，则把这个数连加，直到刚好超过10为止，求这个数。-12-《专业软件应用》实验指导书实验六MATLAB图形操作一实验目的学会用MATLAB语言绘图二实验仪器和设备装有MATLAB6.0以上计算机一台三实验原理1、plot该命令在线性坐标系下绘制y对应于x的轨迹。若其中之一为矩阵则该命令将对应于矩阵的行或者列绘制一簇曲线。该命令也可以在同一坐标轴下绘制多条曲线。例1运行程序t=[0:1:10];x1=t;plot(x1)可在图形窗口得到下面图形:1098765432101234567891011例2x=[0:0.5:7];y=sin(x);y1=2*x;y2=3*x;plot(y,x,y1,x,y2,x)-13-《专业软件应用》实验指导书76543210-50510152025从上面的例子可以看出,如果要在同一坐标轴下绘制多条曲线,可用如下格式：%对应于不同矢量时x1,y1……….xn,yn是对应的关系。plot(x1,y1,x2,y2……..xn,yn)其中2、loglog在两个对数（标准对数）坐标间绘制图形。3、semilogx或semilogy在x轴或y轴为对4、polar在极坐标5、grid在图形中6、subplot(r,c,p)该命令将屏幕分成r*c个窗口,p表示在数坐标,而另一轴为线性轴的空间绘制图形。空间绘制图形。加栅格。第几个窗口.同时绘制多个图形窗口时,绘图语句间应用逗号分开。例3下面的程序产生四个窗口,且分别绘制相应图形.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)从上面的程序可以看出,subplot语句中的r,c,p可以不用逗号分开。上面程序执行后得到如下图形：-14-《专业软件应用》实验指导书10.5010.50-0.5-1-0.5-1024680246811609090120601200.50.51503015030180018002103302103302403002403002702707、gtext该命令用于鼠标定位的文字注释.执行完绘图命令后再执行gtext(‘说明文字’)命令,就可在屏幕上得到一个光标,然后,用鼠标选择说明文字的位置。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、如果需要同时在不同窗口绘制图形,可用figure语句来完成。例5t=[0:1:10];x1=2*t;-15-《专业软件应用》实验指导书x2=3*t;figure,plot(x1),figure,plot(x2)9、有关绘图方面的还有：Title给当前图像加标题。xlabel或ylabel给x或y轴加标注。text在当前图像上指定位置加注释。等。10、在同一座标系中绘制多个曲线时,曲线的颜色可以自动确定，也可以自己选择。其使用格式如下:plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…,xn,yn,选项n)bc蓝色mr紫红色红色青色gk-绿色wy:白色黑色黄色实线（默认）点画线点点连线虚线-..--s正方形菱形+o*x十字号圆圈dh六角形五角星右三角星号p叉号>11、三维图形绘制函数-16-《专业软件应用》实验指导书plot3函数与plot函数的用法类似。还可以用mesh函数绘制三维网格图；用surf函数绘制三维曲面图。MATLAB提供了丰富的三维绘图函数，可以通过help命令查看。xsin(t)(0t20)ycos(t)例6绘制三维曲线：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