CATIA数字样机

本书注重涵盖数字样机运动仿真的全部技术环节，以及融入CATIA教学与工程应用过程中的经验和技巧，并设置了旨在训练综合应用能力的复杂运动机构实例。各部分内容在保持有机联系的前提下又不失其相对独立性与完整性，力求全面、实用、系统。本次修订是在前两版经过多次重印后，根据读者的反馈意见及使用情况，更新部分实例模型，进一步增加了链传动、滚珠丝杠和无级变速原理机构等典型机构示例，并细化复杂实例操作过程及步骤。从而使书中所包含的运动机构种类更加完整，更加便于实践应用。本书附带的多媒体光盘，包含本书所有的模型文件和练习素材文件，并制作了各实例相应的视频文件，供读者参考学习。本书的结构体系与内容编排既便于机械工程领域的读者系统地学习CATIA数字样机运动仿真技术，又适合工程技术人员对工作实践中遇到的技术难点问题进行查询。

序
前言
第1章概述1
1.1数字样机与运动仿真1
1.2工作窗口1
1.2.1工具栏1
1.2.2结构树4
1.3运动仿真的流程5
1.4运动机构的建立5
1.4.1数字样机的准备5
1.4.2运动副的创建7
1.4.3固定件定义19
1.4.4施加驱动命令20
1.5运动模拟21
第2章面接触运动副（低副）23
2.1旋转23
2.1.1概念与创建要素23
2.1.2旋转运动副的创建23
2.1.3机构驱动26
2.2棱形28
2.2.1概念与创建要素28
2.2.2棱形运动副的创建28
2.2.3机构驱动31
2.3圆柱33
2.3.1概念与创建要素33
2.3.2圆柱运动副的创建33
2.3.3机构驱动36
2.4螺钉37
2.4.1概念与创建要素37
2.4.2螺钉运动副的创建37
2.4.3机构驱动39
2.4.4应用示例41
2.5球面42
2.5.1概念与创建要素42
2.5.2球面运动副的创建42
2.6平面45
2.6.1概念与创建要素45
2.6.2平面运动副的创建45
第3章点线面接触运动副（高副）49
3.1点曲线49
3.1.1概念与创建要素49
3.1.2运动副的创建49
3.1.3机构驱动53
3.2滑动曲线55
3.2.1概念与创建要素55
3.2.2运动副的创建55
3.2.3机构驱动59
3.3滚动曲线61
3.3.1概念与创建要素61
3.3.2运动副的创建61
3.3.3机构驱动67
3.4点曲面69
3.4.1概念与创建要素69
3.4.2运动副的创建69
3.4.3机构驱动73
第4章关联运动副75
4.1U形接合75
4.1.1概念与创建要素75
4.1.2运动副的创建75
4.1.3机构驱动78
4.1.4应用示例79
4.2CV接合79
4.2.1概念与创建要素80
4.2.2运动副的创建80
4.2.3机构驱动83
4.2.4应用示例85
4.3齿轮85
4.3.1概念与创建要素85
4.3.2运动副的创建85
4.3.3机构驱动92
4.3.4应用示例93
4.4齿轮齿条94
4.4.1概念与创建要素94
4.4.2运动副的创建94
4.4.3机构驱动101
4.4.4多级传动103
4.5电缆接合103
4.5.1概念与创建要素103
4.5.2运动副的创建103
4.5.3机构驱动108
4.6刚性接合110
4.6.1概念与创建要素110
4.6.2运动副的创建110
4.6.3应用示例112
第5章基于轴系的运动副115
5.1基本概念115
5.2轴系的创建116
5.2.1模型准备116
5.2.2创建原点116
5.2.3插入轴系117
5.3基于轴接合的运动机构118
5.3.1旋转118
5.3.2棱形120
5.3.3圆柱122
5.3.4U形接合125
5.3.5球面128
5.4应用示例129
5.4.1模型运动分析131
5.4.2运动副的创建131
5.4.3机构驱动137
第6章仿真机构的运行与重放139
6.1基本运行与位置调整139
6.1.1使用命令模拟139
6.1.2位置调整140
6.2基于运动函数的模拟141
6.2.1运动函数的编制141
6.2.2运动模拟144
6.3综合模拟145
6.3.1基本操作145
6.3.2模拟过程记录147
6.3.3分步运动149
6.3.4碰撞运动152
6.3.5模拟记录查看154
6.4多驱动程序控制156
6.4.1机械手156
6.4.2棘轮机构163
6.5模拟编辑与重放171
6.5.1生成重放171
6.5.2动画文件制作172
6.5.3观看重放173
6.6序列编辑与播放173
6.6.1序列编辑173
6.6.2模拟播放器175
第7章复杂运动机构实例178
7.1深沟球轴承178
7.1.1仿真运动的描述178
7.1.2样机装配178
7.1.3运动副创建180
7.1.4机构驱动181
7.2斜盘式柱塞泵182
7.2.1仿真运动的描述182
7.2.2样机装配183
7.2.3运动副创建185
7.2.4机构驱动187
7.3配气机构188
7.3.1仿真运动的描述188
7.3.2样机装配189
7.3.3运动副创建191
7.3.4机构驱动194
7.4排种器195
7.4.1仿真运动的描述195
7.4.2样机装配196
7.4.3运动副创建198
7.4.4机构驱动198
7.5双轴单铰接驱动轮200
7.5.1仿真运动的描述200
7.5.2样机装配200
7.5.3运动副创建201
7.5.4机构驱动203
7.6轻型自走底盘205
7.6.1仿真运动的描述205
7.6.2运动副创建206
7.6.3机构驱动209
7.6.4关键运动副211
7.7链传动215
7.7.1仿真运动的描述215
7.7.2样机装配216
7.7.3运动副创建218
7.7.4机构驱动222
7.8滚珠丝杠223
7.8.1仿真运动的描述223
7.8.2样机装配224
7.8.3运动副创建225
7.8.4机构驱动227
7.9无级变速228
7.9.1仿真运动的描述228
7.9.2样机装配228
7.9.3运动副创建229
7.9.4机构驱动230
第8章基于运动仿真的数字样机分析236
8.1机械装置分析236
8.2运动副运动规律238
8.3运动参数测量240
8.3.1设置测量基准点240
8.3.2建立参考轴系241
8.3.3放置传感器241
8.3.4测量242
8.4机构运动轨迹分析244
8.4.1单一运动轨迹244
8.4.2合成运动轨迹245
8.5扫掠包络体247
8.5.1基于运动法则的扫掠247
8.5.2基于重放的扫掠249
8.6空间分析251
8.6.1干涉与碰撞251
8.6.2距离和区域分析256
附录运动副一览表263

作为机械工程领域的高端应用软件，CATIA自引入国内以来，迅速被广大工程技术人员认可和接受，其全面的数字样机DMU（DIGITAL MOCK-UP）功能模块及系统的体系构架极大地提高了产品研发的效率和技术水平。
    数字样机可以简单地理解为由计算机呈现的、可替代物理样机功能的虚拟现实。通过数字样机，设计者可以创建、验证、优化和管理从概念到售后的产品生命周期的全过程，团队成员能够根据协议共享数字资源。数字样机技术以计算机辅助技术CAX（CAD、CAM、CAE、CAPP、CIM、CIMS、CAS、CAT、CAI）和以产品生命周期为范围的设计技术DFX（DFA、DFM、DFC、DFV、DFG、DFL）为基础，以机械系统运动学、动力学、材料学和控制理论为核心，融合虚拟现实、仿真、三维图形等技术，将分散的产品设计、制造与销售等过程有机地集成在一起。数字样机可以降低，甚至脱离对物理样机的依赖，是现代机械工业领域高端技术的代表。
    运动仿真是数字样机的重要功能之一，也是CATIA的特色模块。本书是《CATIA数字样机运动仿真详解（第2版）》的修订版本；本次修订是在前两版经过多次重印的基础上，根据读者的反馈意见及使用情况，更新部分实例模型，进一步增加了链传动、滚珠丝杠和无级变速原理机构等典型机构示例，并细化复杂实例操作过程及步骤。从而使书中所包含的运动机构种类更加完整，更加便于实践应用。
    针对运动仿真的核心内容，该系列版本设计、制作了大量涵盖各种运动形式的典型机构模型，详细讲解了运动机构的建立过程以及基于运动仿真的数字样机分析方法。本版共分为概述、面接触运动副（低副）、点线面接触运动副（高副）、关联运动副、基于轴系的运动副、仿真机构的运行与重放、基于运动仿真的数字样机分析等8章，以及1个运动副一览表附录，力求系统和全面。各章节配合实例撰写了详细的操作步骤，专门设计了训练综合应用能力的复杂运动机构实例，并将作者在CATIA教学与工程应用过程中总结的经验和技巧融入其中。本书使用的操作系统为Windows XP，实例模型在CATIA V5 R21汉化版中制作完成，为兼顾习惯应用英文版本的读者阅读以及英文版资料的查询，书中将所涉及的功能指令与操作信息均采用中英文对照的形式编写。全书的结构体系和内容设置既便于读者系统地学习运动仿真技术，又适合工程技术人员在实际工作中对仿真技术的难点进行查询。
    由于时间及水平所限，作者虽认真谨慎，纰漏与不当之处仍在所难免，恳请读者能够谅解并予以指正，也希望能籍此书为载体与广大机械工程领域的读者就CATIA各功能模块的全面开发以及更广泛的CAD技术应用进行交流与合作。
    读者信箱：T3D_home@hotmail.com

    编者于哈尔滨