本書從工程應(yīng)用的角度將理論和實踐相結(jié)合，系統(tǒng)闡述了機械CAD的基本理論和相關(guān)技術(shù)，及其在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。全書共10章，基本理論包括機械設(shè)計行業(yè)中設(shè)計資料數(shù)據(jù)的來源、分類、轉(zhuǎn)換和調(diào)用，CAD常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，圖形變換原理，以及實體建模技術(shù)；在技術(shù)與應(yīng)用方面，以Creo 5.0為輔助設(shè)計工具，重點講述了機械產(chǎn)品設(shè)計中的零件建模、零件裝配、運動仿真、工程圖設(shè)計和計算機輔助有限元工程分析。
本書緊密結(jié)合工程應(yīng)用案例，以能力提升為主線，內(nèi)容全面、條理清晰、講解詳細、圖文并茂、范例豐富，既可滿足機械工程專業(yè)的教學需要，也適用于現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院授課，也可為從事CAD應(yīng)用研究與開發(fā)的工程技術(shù)人員提供參考。
1.編寫上遵循理論和應(yīng)用結(jié)合，強調(diào)案例驅(qū)動，不只是完成CAD軟件的操作，更注重夯實理論基礎(chǔ)。
2.通過CAD技術(shù)基本原理的系統(tǒng)講解及實際應(yīng)用的案例驅(qū)動，將理論教學和實踐教學有機融合。
3.所有應(yīng)用實例相互關(guān)聯(lián)，使讀者能夠深入理解機械產(chǎn)品設(shè)計中的規(guī)則和方法。
4.軸/盤蓋/螺栓建模實例、齒輪參數(shù)化實例和減速器裝配實例可為課程設(shè)計、自主學習及畢業(yè)設(shè)計提供模型參考，奠定建�；A(chǔ)。
5.內(nèi)容詳盡，配有視頻講解和模型實例等豐富資源。
6.內(nèi)容全面、條理清晰、講解詳細、圖文并茂、范例豐富。
隨著工業(yè)4.0概念的提出，《中國制造2025》明確指出，要進一步加快推進新一代信息技術(shù)和制造技術(shù)融合發(fā)展，并將智能制造作為信息化與工業(yè)化深度融合的主攻方向。智能制造以產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計、制造、分析、仿真與虛擬現(xiàn)實、測試驗證等技術(shù)為核心支撐，在機械、電子、建筑、航空航天、汽車等領(lǐng)域得到了進一步的重視和更加廣泛的應(yīng)用，相關(guān)的理論研究和工程應(yīng)用水平已經(jīng)成為衡量一個企業(yè)乃至一個國家制造業(yè)整體水平和綜合競爭力的重要標志。同時，工程教育認證對高等教育專業(yè)人才培養(yǎng)和課程體系建設(shè)也提出了新的要求，這也是本書編寫的目的所在。
計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design, CAD）技術(shù)是智能制造技術(shù)的一個重要分支。機械CAD技術(shù)在機械工業(yè)發(fā)展中的作用越來越大，幾乎涵蓋了整個機械產(chǎn)品的設(shè)計過程，主要用于產(chǎn)品建模、裝配、運動仿真和分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等�，F(xiàn)代化的制造企業(yè)已經(jīng)離不開機械CAD技術(shù)的應(yīng)用，機械CAD技術(shù)作為機械領(lǐng)域的常用設(shè)計技術(shù)得到了快速發(fā)展，它在產(chǎn)品設(shè)計和智能制造方面都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了加快我國制造業(yè)發(fā)展的步伐，高等學校承擔了對科技人才的培養(yǎng)重任，使學生在學習中牢固掌握現(xiàn)代化的設(shè)計技術(shù)和工具，正所謂工欲善其事，必先利其器。本書內(nèi)容符合國家對工程技術(shù)人才的培養(yǎng)需求，全書通過CAD技術(shù)基本原理的系統(tǒng)講解及實際應(yīng)用的案例驅(qū)動，將理論教學和實踐教學有機融合，具有一定的創(chuàng)新性和實用性。
針對現(xiàn)有機械CAD技術(shù)教材在內(nèi)容和深度上已經(jīng)不能適應(yīng)工程教育認證背景下人才培養(yǎng)方案的要求，同時也考慮到高等院校CAD教學需要及廣大工程技術(shù)人員學習和掌握CAD 技術(shù)的需要，因此本書既要夯實CAD技術(shù)理論基礎(chǔ)又要培養(yǎng)學生的自主學習能力。
第1章介紹了CAD技術(shù)的概念及系統(tǒng)構(gòu)成? CAD 技術(shù)在機械產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用及CAD技術(shù)的發(fā)展歷程和趨勢，最后從產(chǎn)品全生命周期的角度闡述了CAE、CAPP、CAM、PDM技術(shù)，以及隨著計算機技術(shù)及先進制造技術(shù)不斷發(fā)展應(yīng)運而生的新的制造模式，使讀者能夠更加清晰地認識CAD技術(shù)的廣闊應(yīng)用前景。
第2章從機械設(shè)計角度出發(fā)，闡述機械行業(yè)中設(shè)計資料數(shù)據(jù)的來源、分類、存儲、轉(zhuǎn)換、調(diào)用，以及如何在CAD應(yīng)用程序中調(diào)用設(shè)計資料數(shù)據(jù)，從而為提高讀者的設(shè)計資料數(shù)據(jù)運用能力和今后從事CAD應(yīng)用技術(shù)開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
第3章針對CAD中大量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)對象，重點闡述了CAD中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括線性表、數(shù)組、棧、隊列和樹，并列舉了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。
第4章重點闡述了二維和三維圖形變換的基本原理和方法，利于讀者深入理解CAD繪圖操作中幾何變換和投影變換的原理及應(yīng)用。
第5章闡述了幾何建模、特征建模、參數(shù)化與變量化建模、裝配建模等實體建模方法，使讀者能夠理解產(chǎn)品數(shù)字模型在計算機內(nèi)部表示的原理、方法及模型在實際應(yīng)用中的特點。本書第1～5章是機械CAD技術(shù)的理論部分。
第6章～第10章開始以PTC（Parametric Technology Corporation，參數(shù)技術(shù)公司）研發(fā)的集CAD/CAM/CAE于一體的參數(shù)化軟件Creo 5.0為工具，以典型的機械零部件、機械產(chǎn)品為例，進行零件建模、零件裝配、運動仿真、工程圖設(shè)計和計算機輔助工程分析，案例豐富，步驟清晰，講解細致，使讀者掌握工程實踐中的CAD技術(shù)，從而快速完成設(shè)計和分析等相關(guān)工作。
本書在編寫上遵循理論和應(yīng)用結(jié)合，強調(diào)案例驅(qū)動，不只是完成CAD軟件的操作，更注重夯實理論基礎(chǔ)，所有應(yīng)用實例相互關(guān)聯(lián)，使讀者能夠深入理解機械產(chǎn)品設(shè)計中的規(guī)則和方法。本書內(nèi)容詳盡，每章附有習題，并配有完整課件、視頻講解和模型實例，適合30～40學時，也適合讀者自學。軸/盤蓋/螺栓建模實例、齒輪參數(shù)化實例和減速器裝配實例也可為課程設(shè)計、自主學習及畢業(yè)設(shè)計提供模型參考，奠定建�；A(chǔ)。
本書第1、4、5章由葛江華教授編寫，第2、3章由孫永國教授編寫，第6～8章由王亞萍教授編寫，第9、10章由天津中德應(yīng)用技術(shù)大學教授編寫，解寶成副教授、李國老師為本書建模和仿真案例的選擇、收集、課件制作和視頻錄制做了大量工作。哈爾濱理工大學機械動力工程學院現(xiàn)代設(shè)計與集成制造技術(shù)研究所朱曉飛博士、許迪博士、機械設(shè)計及其自動化系機械CAD技術(shù)課程組的老師們?yōu)楸緯木帉懱峁┝舜罅繋椭枮I工業(yè)大學機電工程學院江旭東教授對全書進行了認真審閱，并提出了許多寶貴意見和建議?本書編寫參閱了大量相關(guān)文獻，在此一并表示感謝。
最后，感謝哈爾濱理工大學教務(wù)處對本書出版的大力支持，感謝機械工業(yè)出版社為本書出版所提供的大量幫助。由于編者水平有限，書中難免存在不足與疏漏之處，懇請各位讀者不吝指正。
第1章 緒論1
1.1 CAD技術(shù)的概念及系統(tǒng)構(gòu)成1
1.2 CAD技術(shù)在機械產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用3
1.3 CAD技術(shù)的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢4
1.4 CAD相關(guān)技術(shù)6
習題12
第2章 設(shè)計資料數(shù)據(jù)13
2.1 設(shè)計資料數(shù)據(jù)分類13
2.1.1 設(shè)計資料數(shù)據(jù)來源13
2.1.2 機械設(shè)計案例分析16
2.1.3 設(shè)計資料數(shù)據(jù)分類19
2.2 設(shè)計資料存儲方式23
2.2.1 程序化23
2.2.2 文件化23
2.2.3 數(shù)據(jù)庫化24
2.2.4 存儲特點分析24
2.3 設(shè)計資料數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換24
2.3.1 公式離散化24
2.3.2 曲線離散化25
2.3.3 數(shù)據(jù)擬合公式25
2.3.4 數(shù)據(jù)擬合曲線28
2.3.5 直連折線28
2.3.6 直接引用公式28
2.4 設(shè)計資料數(shù)據(jù)調(diào)用28
2.4.1 數(shù)據(jù)的直接調(diào)用28
2.4.2 數(shù)據(jù)的插值調(diào)用28
2.4.3 數(shù)據(jù)的特殊處理31
習題31
第3章 CAD常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)32
3.1 基本概念32
3.2 線性表33
3.2.1 線性表的邏輯結(jié)構(gòu)33
3.2.2 線性表的存儲結(jié)構(gòu)34
3.2.3 線性表的運算及應(yīng)用35
3.3 數(shù)組43
3.3.1 數(shù)組的邏輯結(jié)構(gòu)43
3.3.2 數(shù)組的存儲結(jié)構(gòu)44
3.3.3 數(shù)組的運算和應(yīng)用44
3.4 棧44
3.4.1 棧的邏輯結(jié)構(gòu)45
3.4.2 棧的存儲結(jié)構(gòu)45
3.4.3 棧的運算及應(yīng)用45
3.5 隊列46
3.5.1 隊列的邏輯結(jié)構(gòu)46
3.5.2 隊列的物理結(jié)構(gòu)46
3.5.3 隊列的運算及應(yīng)用46
3.6 樹46
3.6.1 樹的邏輯結(jié)構(gòu)47
3.6.2 樹的存儲結(jié)構(gòu)47
3.6.3 二叉樹的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用48
習題52
第4章 圖形變換54
4.1 圖形變換的數(shù)學基礎(chǔ)54
4.1.1 矢量運算54
4.1.2 矩陣運算55
4.1.3 齊次坐標55
4.1.4 圖形的基本要素及其表示方法56
4.2 二維圖形變換56
4.2.1 二維圖形基本變換矩陣56
4.2.2 二維圖形的基本變換57
4.2.3 二維圖形的組合變換63
4.3 三維圖形變換65
4.3.1 三維圖形基本變換矩陣65
4.3.2 三維圖形的基本變換66
4.3.3 三維圖形的組合變換68
習題69
第5章 實體建模技術(shù)70
5.1 幾何建模70
5.1.1 線框模型70
5.1.2 表面模型72
5.1.3 實體模型73
5.2 特征建模78
5.2.1 特征建模的概念78
5.2.2 特征的表示79
5.3 參數(shù)化與變量化建模80
5.3.1 參數(shù)化與變量化建模的基本概念80
5.3.2 參數(shù)化建模技術(shù)82
5.3.3 變量化建模技術(shù)84
5.4 裝配建模85
5.4.1 裝配建模概述85
5.4.2 裝配建模方法86
習題87
第6章 零件建模88
6.1 Creo 5.0工作界面88
6.1.1 工作界面組成88
6.1.2 設(shè)置工作環(huán)境90
6.2 建模過程91
6.2.1 盤蓋類零件建模91
6.2.2 彈簧和螺栓類零件建模95
6.2.3 箱體類零件建模100
6.2.4 軸類零件建模108
6.3 參數(shù)化建模111
6.3.1 參數(shù)化建模基礎(chǔ)112
6.3.2 管接頭參數(shù)化建模114
習題118
第7章 零件裝配122
7.1 裝配建模界面122
7.1.1 進入零件裝配環(huán)境122
7.1.2 元件放置用戶界面124
7.2 裝配約束124
7.2.1 裝配約束類型124
7.2.2 裝配約束規(guī)則128
7.3 減速器裝配128
7.3.1 高速軸裝配128
7.3.2 低速軸裝配131
7.3.3 下箱體裝配136
7.3.4 上箱體裝配139
7.3.5 減速器總體裝配142
7.4 分解視圖147
7.4.1 分解視圖的生成和編輯148
7.4.2 分解減速器裝配圖148
7.5 其他操作149
7.5.1 裝配體的元件操作149
7.5.2 模型的外觀處理151
7.5.3 模型的視圖管理152
習題156
第8章 運動仿真157
8.1 運動仿真連接類型157
8.1.1 運動仿真工作界面157
8.1.2 連接類型159
8.1.3 創(chuàng)建連接實例160
8.2 定義典型運動機構(gòu)167
8.2.1 定義凸輪機構(gòu)167
8.2.2 定義3D接觸連接170
8.2.3 定義齒輪連接171
8.2.4 定義帶傳動連接173
8.3 定義電動機174
8.3.1 相關(guān)選項設(shè)置174
8.3.2 定義驅(qū)動實例174
8.4 運動仿真與回放176
8.4.1 相關(guān)選項設(shè)置176
8.4.2 定義電動機注意事項179
8.4.3 運動仿真與回放實例180
8.5 運動分析181
8.5.1 相關(guān)選項設(shè)置181
8.5.2 運動分析實例182
8.6 仿真實例184
8.6.1 齒輪傳動機構(gòu)運動仿真184
8.6.2 機械手傳動機構(gòu)運動仿真187
習題189
第9章 工程圖設(shè)計190
9.1 工程圖基礎(chǔ)190
9.1.1 工程圖配置文件190
9.1.2 工程圖模板191
9.1.3 繪制圖框、標題欄及明細欄192
9.1.4 Creo工程圖視角切換197
9.2 創(chuàng)建視圖197
9.2.1 創(chuàng)建普通視圖197
9.2.2 創(chuàng)建投影視圖199
9.2.3 創(chuàng)建局部放大圖199
9.2.4 創(chuàng)建輔助視圖200
9.2.5 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)視圖200
9.2.6 創(chuàng)建剖視圖201
9.3 編輯視圖203
9.3.1 視圖編輯功能203
9.3.2 創(chuàng)建局部視圖204
9.3.3 創(chuàng)建破斷視圖205
9.4 尺寸與注釋207
9.4.1 尺寸標注207
9.4.2 其他標注208
9.5 工程圖應(yīng)用實例213
9.5.1 新建模型文件213
9.5.2 確定主視圖方位213
9.5.3 在工程圖環(huán)境下創(chuàng)建主視圖214
9.5.4 調(diào)整主視圖214
9.5.5 創(chuàng)建剖切面215
9.5.6 添加剖視圖215
9.5.7 尺寸標注216
習題217
第10章 計算機輔助有限元工程分析218
10.1 有限元工程分析流程218
10.2 有限元分析模型的建立218
10.2.1 創(chuàng)建并簡化模型219
10.2.2 設(shè)定材料219
10.2.3 添加約束220
10.2.4 定義載荷222
10.2.5 劃分網(wǎng)格225
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