本书从工程应用的角度将理论和实践相结合，系统阐述了机械CAD的基本理论和相关技术，及其在机械产品设计中的应用。全书共10章，基本理论包括机械设计行业中设计资料数据的来源、分类、转换和调用，CAD常用的数据结构形式，图形变换原理，以及实体建模技术；在技术与应用方面，以Creo 5.0为辅助设计工具，重点讲述了机械产品设计中的零件建模、零件装配、运动仿真、工程图设计和计算机辅助有限元工程分析。
本书紧密结合工程应用案例，以能力提升为主线，内容全面、条理清晰、讲解详细、图文并茂、范例丰富，既可满足机械工程专业的教学需要，也适用于现代产业学院授课，也可为从事CAD应用研究与开发的工程技术人员提供参考。
1.编写上遵循理论和应用结合，强调案例驱动，不只是完成CAD软件的操作，更注重夯实理论基础。
2.通过CAD技术基本原理的系统讲解及实际应用的案例驱动，将理论教学和实践教学有机融合。
3.所有应用实例相互关联，使读者能够深入理解机械产品设计中的规则和方法。
4.轴/盘盖/螺栓建模实例、齿轮参数化实例和减速器装配实例可为课程设计、自主学习及毕业设计提供模型参考，奠定建模基础。
5.内容详尽，配有视频讲解和模型实例等丰富资源。
6.内容全面、条理清晰、讲解详细、图文并茂、范例丰富。
随着工业4.0概念的提出，《中国制造2025》明确指出，要进一步加快推进新一代信息技术和制造技术融合发展，并将智能制造作为信息化与工业化深度融合的主攻方向。智能制造以产品的数字化设计、制造、分析、仿真与虚拟现实、测试验证等技术为核心支撑，在机械、电子、建筑、航空航天、汽车等领域得到了进一步的重视和更加广泛的应用，相关的理论研究和工程应用水平已经成为衡量一个企业乃至一个国家制造业整体水平和综合竞争力的重要标志。同时，工程教育认证对高等教育专业人才培养和课程体系建设也提出了新的要求，这也是本书编写的目的所在。
计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）技术是智能制造技术的一个重要分支。机械CAD技术在机械工业发展中的作用越来越大，几乎涵盖了整个机械产品的设计过程，主要用于产品建模、装配、运动仿真和分析、结构优化等。现代化的制造企业已经离不开机械CAD技术的应用，机械CAD技术作为机械领域的常用设计技术得到了快速发展，它在产品设计和智能制造方面都发挥着至关重要的作用。为了加快我国制造业发展的步伐，高等学校承担了对科技人才的培养重任，使学生在学习中牢固掌握现代化的设计技术和工具，正所谓工欲善其事，必先利其器。本书内容符合国家对工程技术人才的培养需求，全书通过CAD技术基本原理的系统讲解及实际应用的案例驱动，将理论教学和实践教学有机融合，具有一定的创新性和实用性。
针对现有机械CAD技术教材在内容和深度上已经不能适应工程教育认证背景下人才培养方案的要求，同时也考虑到高等院校CAD教学需要及广大工程技术人员学习和掌握CAD 技术的需要，因此本书既要夯实CAD技术理论基础又要培养学生的自主学习能力。
第1章介绍了CAD技术的概念及系统构成? CAD 技术在机械产品开发中的应用及CAD技术的发展历程和趋势，最后从产品全生命周期的角度阐述了CAE、CAPP、CAM、PDM技术，以及随着计算机技术及先进制造技术不断发展应运而生的新的制造模式，使读者能够更加清晰地认识CAD技术的广阔应用前景。
第2章从机械设计角度出发，阐述机械行业中设计资料数据的来源、分类、存储、转换、调用，以及如何在CAD应用程序中调用设计资料数据，从而为提高读者的设计资料数据运用能力和今后从事CAD应用技术开发奠定基础。
第3章针对CAD中大量的结构化数据对象，重点阐述了CAD中常用的数据结构，包括线性表、数组、栈、队列和树，并列举了数据结构在机械产品结构中的应用。
第4章重点阐述了二维和三维图形变换的基本原理和方法，利于读者深入理解CAD绘图操作中几何变换和投影变换的原理及应用。
第5章阐述了几何建模、特征建模、参数化与变量化建模、装配建模等实体建模方法，使读者能够理解产品数字模型在计算机内部表示的原理、方法及模型在实际应用中的特点。本书第1～5章是机械CAD技术的理论部分。
第6章～第10章开始以PTC（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）研发的集CAD/CAM/CAE于一体的参数化软件Creo 5.0为工具，以典型的机械零部件、机械产品为例，进行零件建模、零件装配、运动仿真、工程图设计和计算机辅助工程分析，案例丰富，步骤清晰，讲解细致，使读者掌握工程实践中的CAD技术，从而快速完成设计和分析等相关工作。
本书在编写上遵循理论和应用结合，强调案例驱动，不只是完成CAD软件的操作，更注重夯实理论基础，所有应用实例相互关联，使读者能够深入理解机械产品设计中的规则和方法。本书内容详尽，每章附有习题，并配有完整课件、视频讲解和模型实例，适合30～40学时，也适合读者自学。轴/盘盖/螺栓建模实例、齿轮参数化实例和减速器装配实例也可为课程设计、自主学习及毕业设计提供模型参考，奠定建模基础。
本书第1、4、5章由葛江华教授编写，第2、3章由孙永国教授编写，第6～8章由王亚萍教授编写，第9、10章由天津中德应用技术大学教授编写，解宝成副教授、李国老师为本书建模和仿真案例的选择、收集、课件制作和视频录制做了大量工作。哈尔滨理工大学机械动力工程学院现代设计与集成制造技术研究所朱晓飞博士、许迪博士、机械设计及其自动化系机械CAD技术课程组的老师们为本书的编写提供了大量帮助，哈尔滨工业大学机电工程学院江旭东教授对全书进行了认真审阅，并提出了许多宝贵意见和建议?本书编写参阅了大量相关文献，在此一并表示感谢。
最后，感谢哈尔滨理工大学教务处对本书出版的大力支持，感谢机械工业出版社为本书出版所提供的大量帮助。由于编者水平有限，书中难免存在不足与疏漏之处，恳请各位读者不吝指正。
第1章 绪论1
1.1 CAD技术的概念及系统构成1
1.2 CAD技术在机械产品开发中的应用3
1.3 CAD技术的发展历程及发展趋势4
1.4 CAD相关技术6
习题12
第2章 设计资料数据13
2.1 设计资料数据分类13
2.1.1 设计资料数据来源13
2.1.2 机械设计案例分析16
2.1.3 设计资料数据分类19
2.2 设计资料存储方式23
2.2.1 程序化23
2.2.2 文件化23
2.2.3 数据库化24
2.2.4 存储特点分析24
2.3 设计资料数据转换24
2.3.1 公式离散化24
2.3.2 曲线离散化25
2.3.3 数据拟合公式25
2.3.4 数据拟合曲线28
2.3.5 直连折线28
2.3.6 直接引用公式28
2.4 设计资料数据调用28
2.4.1 数据的直接调用28
2.4.2 数据的插值调用28
2.4.3 数据的特殊处理31
习题31
第3章 CAD常用的数据结构32
3.1 基本概念32
3.2 线性表33
3.2.1 线性表的逻辑结构33
3.2.2 线性表的存储结构34
3.2.3 线性表的运算及应用35
3.3 数组43
3.3.1 数组的逻辑结构43
3.3.2 数组的存储结构44
3.3.3 数组的运算和应用44
3.4 栈44
3.4.1 栈的逻辑结构45
3.4.2 栈的存储结构45
3.4.3 栈的运算及应用45
3.5 队列46
3.5.1 队列的逻辑结构46
3.5.2 队列的物理结构46
3.5.3 队列的运算及应用46
3.6 树46
3.6.1 树的逻辑结构47
3.6.2 树的存储结构47
3.6.3 二叉树的结构及应用48
习题52
第4章 图形变换54
4.1 图形变换的数学基础54
4.1.1 矢量运算54
4.1.2 矩阵运算55
4.1.3 齐次坐标55
4.1.4 图形的基本要素及其表示方法56
4.2 二维图形变换56
4.2.1 二维图形基本变换矩阵56
4.2.2 二维图形的基本变换57
4.2.3 二维图形的组合变换63
4.3 三维图形变换65
4.3.1 三维图形基本变换矩阵65
4.3.2 三维图形的基本变换66
4.3.3 三维图形的组合变换68
习题69
第5章 实体建模技术70
5.1 几何建模70
5.1.1 线框模型70
5.1.2 表面模型72
5.1.3 实体模型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 参数化与变量化建模80
5.3.1 参数化与变量化建模的基本概念80
5.3.2 参数化建模技术82
5.3.3 变量化建模技术84
5.4 装配建模85
5.4.1 装配建模概述85
5.4.2 装配建模方法86
习题87
第6章 零件建模88
6.1 Creo 5.0工作界面88
6.1.1 工作界面组成88
6.1.2 设置工作环境90
6.2 建模过程91
6.2.1 盘盖类零件建模91
6.2.2 弹簧和螺栓类零件建模95
6.2.3 箱体类零件建模100
6.2.4 轴类零件建模108
6.3 参数化建模111
6.3.1 参数化建模基础112
6.3.2 管接头参数化建模114
习题118
第7章 零件装配122
7.1 装配建模界面122
7.1.1 进入零件装配环境122
7.1.2 元件放置用户界面124
7.2 装配约束124
7.2.1 装配约束类型124
7.2.2 装配约束规则128
7.3 减速器装配128
7.3.1 高速轴装配128
7.3.2 低速轴装配131
7.3.3 下箱体装配136
7.3.4 上箱体装配139
7.3.5 减速器总体装配142
7.4 分解视图147
7.4.1 分解视图的生成和编辑148
7.4.2 分解减速器装配图148
7.5 其他操作149
7.5.1 装配体的元件操作149
7.5.2 模型的外观处理151
7.5.3 模型的视图管理152
习题156
第8章 运动仿真157
8.1 运动仿真连接类型157
8.1.1 运动仿真工作界面157
8.1.2 连接类型159
8.1.3 创建连接实例160
8.2 定义典型运动机构167
8.2.1 定义凸轮机构167
8.2.2 定义3D接触连接170
8.2.3 定义齿轮连接171
8.2.4 定义带传动连接173
8.3 定义电动机174
8.3.1 相关选项设置174
8.3.2 定义驱动实例174
8.4 运动仿真与回放176
8.4.1 相关选项设置176
8.4.2 定义电动机注意事项179
8.4.3 运动仿真与回放实例180
8.5 运动分析181
8.5.1 相关选项设置181
8.5.2 运动分析实例182
8.6 仿真实例184
8.6.1 齿轮传动机构运动仿真184
8.6.2 机械手传动机构运动仿真187
习题189
第9章 工程图设计190
9.1 工程图基础190
9.1.1 工程图配置文件190
9.1.2 工程图模板191
9.1.3 绘制图框、标题栏及明细栏192
9.1.4 Creo工程图视角切换197
9.2 创建视图197
9.2.1 创建普通视图197
9.2.2 创建投影视图199
9.2.3 创建局部放大图199
9.2.4 创建辅助视图200
9.2.5 创建旋转视图200
9.2.6 创建剖视图201
9.3 编辑视图203
9.3.1 视图编辑功能203
9.3.2 创建局部视图204
9.3.3 创建破断视图205
9.4 尺寸与注释207
9.4.1 尺寸标注207
9.4.2 其他标注208
9.5 工程图应用实例213
9.5.1 新建模型文件213
9.5.2 确定主视图方位213
9.5.3 在工程图环境下创建主视图214
9.5.4 调整主视图214
9.5.5 创建剖切面215
9.5.6 添加剖视图215
9.5.7 尺寸标注216
习题217
第10章 计算机辅助有限元工程分析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 创建并简化模型219
10.2.2 设定材料219
10.2.3 添加约束220
10.2.4 定义载荷222
10.2.5 划分网格225
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