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第一章 计算机辅助设计概述1

1.1 CAD技术的出现和发展1

1.1.1 设计工作的地位和现状1

目录1

1.1.2 设计工作的特点2

1.1.3 CAD是实现设计现代化的必由之路2

1.1.4 CAD的发展历史3

1.1.5 普及CAD应用的重大意义4

1.2 机械CAD的工作范围和内容5

1.2.1 机械CAD的工作范围6

1.2.2 机械CAD的基本内容7

1.3.1 CAD系统的硬件9

1.3 CAD系统的构成9

1.3.2 CAD系统的软件13

1.4 CAD系统的分类16

1.4.1 信息检索型CAD系统16

1.4.2 人机交互型CAD系统17

1.4.3 智能型CAD系统17

1.5 CAD环境下的设计工作18

1.5.1 CAD中的人机分工18

1.5.2 对CAD工作平台的要求19

1.5.3 CAD工作平台的功能模型19

1.5.4 CAD环境下的设计工作流程19

2.1.2 软件产品的特点24

2.1.1 程序与软件24

2.1 软件和软件的开发24

第二章 机械CAD应用软件开发技术24

2.1.3 软件生命期25

2.1.4 软件质量与评价26

2.2 软件的需求分析26

2.2.1 需求说明书27

2.2.2 数据流分析法27

2.3 软件设计28

2.3.1 软件设计说明书29

2.3.2 结构化设计——SD法29

2.3.3 SD法实例——凸轮机构CAD系统的结构设计法30

2.4.2 结构化程序设计33

2.4.1 建立数学模型33

2.4 编写模块程序33

2.5 系统软件的测试34

2.5.1 什么是测试35

2.5.2 测试方法35

2.5.3 测试阶段注意点35

2.5.4 测试过程35

第三章 CAD建模基础37

3.1 建模的基本概念37

3.1.1 什么是模型37

3.1.2 模型分类38

3.1.3 设计过程建模39

3.1.4 工程系统建模所要解决的问题41

3.2.1 几何造型中的基本概念43

3.2 几何造型43

3.2.2 几何造型中常用模型44

3.2.3 几何造型中常用表示模式47

3.3 特征造型51

3.3.1 特征造型概述51

3.3.2 特征表示的几何模型52

3.3.3 建立特征造型系统的技术要点52

3.4 产品模型和STEP标准54

3.4.1 产品模型概述54

3.4.2 STEP标准56

第四章 常用平面连杆机构运动模拟技术59

4.1 连杆机构运动模拟系统的模块设计59

4.2.1 构件的运动模块61

4.2 常用I级杆组运动分析的模块程序61

4.2.2 曲柄的运动模块62

4.2.3 二杆链运动模块62

4.2.4 连杆滑块链运动模块63

4.2.5 导杆滑块链运动模块65

4.2.6 双滑块1运动模块67

4.2.7 双滑块2运动模块69

4.3 常用Ⅲ级杆组的数学建模和编程方法71

4.3.1 杆长逼近法71

4.3.2 角度逼近法72

4.3.3 解非线性方程组法74

4.4.1 计算机辅助运动分析的一般步骤76

4.4 计算机辅助平面连杆机构运动分析举例76

4.4.2 连杆机构计算机辅助运动分析实例77

4.5 平面连杆机构运动分析程序自动生成系统79

4.5.1 系统的模块结构图80

4.5.2 连杆机构的装配特征矩阵81

4.5.3 连杆机构的尺度矩阵和节点特征矩阵82

4.5.4 系统的运行和实例82

第五章 凸轮机构的计算机辅助设计86

5.1 凸轮机构的模块设计86

5.2 多项式运动规律的数学模型88

5.2.1 标准传动函数与真实的运动规律88

5.2.2 用多项式表示的标准传动函数88

5.2.3 多项式传动函数的线图特性90

5.3 组合运动规律的数学模型91

5.3.1 组合块运动曲线92

5.3.2 组合曲线的拼接实例96

5.4 常用运动规律的FORTRAN函数子程序模块98

5.5 盘形凸轮廓线设计程序模块104

5.5.1 理论廓线、压力角、曲率半径的数学模型104

5.5.2 实际廓线、刀具中心线坐标的数学模型105

5.5.3 盘形凸轮廓线设计子程序模块105

5.6 凸轮机构CAD应用举例111

5.6.1 移动滚子从动件盘形凸轮机构CAD111

5.6.2 摆动滚子从动件盘形凸轮机构CAD114

6.2.1 缝纫机机构运动模拟的数学模型及程序模块设计117

6.2 缝纫机的CAD117

6.1 计算机运动模拟概述117

第六章 机械系统的运动模拟技术117

6.2.2 缝纫机机构总的运动模拟流程图122

6.2.3 CAD在缝纫机改进设计中的应用123

6.3 自动锁线机书贴推送机构的运动模拟与综合123

6.3.1 系统分析124

6.3.2 数学模型和模块程序设计124

6.3.3 系统的综合128

第七章 计算机辅助工程分析131

7.1 计算机辅助工程分析概述131

7.1.1 计算机辅助工程分析的必要性131

7.1.2 典型的CAD/CAE/CAM系统的基本构成134

7.1.3 CAE的任务和常用方法136

7.2 有限元法的基本原理和解题步骤140

7.2.1 弹性力学的基本方法140

7.2.2 有限元法的求解思想141

7.2.3 符号和基本方程式141

7.2.4 有限元法分析的基本原理142

7.3 平面问题的有限元法程序152

7.3.1 程序结构152

7.3.2 简单运算实例160

7.4 有限元法在机械零件设计中的应用161

7.4.1 齿轮弯曲应力的有限元分析161

7.4.2 轴对称机械零件的有限元分析166

8.1 机械零件设计程序化的意义169

第八章 机械零件设计的程序化169

8.2 设计资料的程序化170

8.2.1 查表检索法171

8.2.2 数表的解析化179

8.2.3 线图的程序化183

8.3 用户接口187

8.3.1 用户接口概述187

8.3.2 人机界面设计188

8.4 机械零件常规设计程序化实例191

8.4.1 齿轮承载能力计算程序191

8.4.2 轴的初步设计及强度刚度校核程序192

8.5.1 优化设计概述198

8.5 机械零件优化设计198

8.5.2 机械零件优化设计的方法简介201

8.5.3 SUMT法程序203

8.5.4 机械零部件的优化设计实例217

第九章 计算机辅助绘图222

9.1 三维造型222

9.1.1 三维造型的必要性222

9.1.2 三维造型的应用现状223

9.1.3 三维造型的优点224

9.1.4 三维造型的局限性224

9.2 二维绘图的工作方式225

9.3 参数化绘图227

9.3.1 机械零件参数化绘图227

9.3.2 通用子程序的编制230

9.3.3 圆柱齿轮零件图绘制235

9.4 标准件库创建241

9.4.1 事物特性表242

9.4.2 标准件图形特性文件242

9.4.3 图形构成245

9.4.4 显示方式245

9.5 装配图绘制246

9.6 绘图软件AutoCAD及其二次开发247

9.6.1 AutoCAD概述247

9.6.2 AutoCAD二次开发功能250

9.6.3 AutoCAD编程接口253

第十章 数据结构和工程信息管理261

10.1.1 有关数据结构的基本概念和术语262

10.1 数据结构262

10.1.2 线性表结构264

10.1.3 链表结构266

10.1.4 树结构269

10.1.5 数据检索270

10.2 数据库的基本概念271

10.2.1 从文件系统到数据库系统271

10.2.2 基本数据模型272

10.2.3 数据库的逻辑结构272

10.2.4 数据的物理组织274

10.2.5 数据库管理系统（DBMS）274

10.2.6 机械CAD数据库275

10.3.1 加强设计信息管理的必要性278

10.3 设计信息管理278

10.3.2 设计信息管理的目标及内容280

10.4 产品数据管理技术283

10.4.1 产品数据管理技术的必要性283

10.4.2 产品数据管理技术的发展285

10.4.3 产品数据管理系统290

第十一章 机械CAD技术的发展趋势295

11.1 CAD集成化295

11.1.1 基于IGES的不同CAD系统之间的连接295

11.1.2 CAD与CAPP、CAM的集成305

11.2 CAD智能化307

11.2.1 智能CAD概述308

11.2.2 机械设计专家系统310

11.2.3 知识获取312

11.2.4 知识表示方法313

11.2.5 专家系统的推理方法316

11.2.6 专家系统实例317

11.3 CAD网络化319

11.3.1 计算机网络简述320

11.3.2 局域网及其设计323

11.3.3 CAD网络实例327

附录328

一、平面连杆机构运动分析子程序328

二、解线性、非线性方程子程序352

三、凸轮机构设计子程序358

主要参考文献376