具体描述
本书首先对CATLA整个体系结构作了简要的介绍，使读者可以大致了解CATLA众多模块之间的关系；介绍了CATLA的基本操作环境，引领读者步入CATLA三维设计的殿堂；结合实例，对作为CATLA基础模块的草图设计模块进行了讲解，帮助读者打好三维设计的基础；重点介绍了CATLA的零件设计模块，帮助读者掌握三维造型的基本思路。
本书适合具有中专以上文化程序的设计人员或在校学生，以及CAD/CAE/CAM相关领域的开发人员和技术人员使用。
机械结构设计与三维建模实用指南 本书聚焦于现代机械设计流程中的核心环节：结构概念的形成、工程图纸的规范化表达以及先进三维建模技术的精深应用。本书旨在为机械工程师、结构设计师以及相关专业学生提供一套系统、实战导向的学习路径，提升其在复杂产品开发周期中的设计效率与质量。 --- 第一部分：机械结构设计基础理论与方法论 本部分将深入剖析机械结构设计所依赖的理论基础与系统化的思维框架，超越单一软件操作层面，侧重于设计思想的培养。 第一章：设计需求的深度解析与概念生成 理解需求的本质是高质量设计的前提。本章将详细阐述如何将模糊的市场或技术需求转化为清晰、可量化的设计指标。 1.1 需求等级划分与约束条件识别：区分功能性需求、性能需求、成本约束、可制造性要求（DFM）和可装配性要求（DFA）。讲解如何建立需求矩阵，并对关键约束（如空间限制、载荷范围、材料特性）进行优先级排序。 1.2 形态生成与结构方案的初步筛选：介绍结构设计初期常用的概念发散技术，包括但不限于：功能分解、拓扑优化思想的定性引入、仿生学在结构布局中的启发性应用。重点讨论如何快速绘制和评估几种可行的初始结构布局草图，并建立初步的性能对比模型。 1.3 人机工程学在机械结构中的体现：探讨标准件、操作界面、维护通道等人机工程学标准在结构设计初期布局阶段的考量。包括常见的人体尺寸数据库引用和操作空间预留规范。 第二章：常用机械结构件的选型、校核与优化 本章深入探讨机械系统中常见的功能模块，强调其在实际工况下的可靠性与耐久性设计。 2.1 连接件与装配的可靠性设计：螺栓连接的预紧力计算、键连接的强度校核（静载与冲击载荷）、销连接与铆接的应用场景分析。特别关注不同连接方式对装配公差和后期维护性的影响。 2.2 传动机构的选型与集成：阐述齿轮传动（直齿、斜齿、蜗轮蜗杆）的基本参数选择、承载能力校核的简化方法，以及链条和皮带传动的中心距与张紧度设计。讲解如何将传动部件与支撑结构进行有效集成，避免应力集中。 2.3 典型支撑与导向结构的设计：轴承座的设计要点，包括锁紧、定位与润滑系统的集成。滑动导轨、滚动导轨（直线导轨）的安装精度要求与刚度设计考量。 2.4 结构件的强度校核方法概述：介绍基于工程经验和简化理论的初步强度评估方法，包括许用应力法、承载面压力分析等，为后续的有限元分析打下理论基础。 第二部分：工程制图规范与文档化表达 精确的工程图纸是连接设计与制造的桥梁。本部分严格依据国际和国内主流的机械制图标准，训练读者精确、无歧义地表达设计意图。 第三章：二维工程图的标准化绘制与标注 本章聚焦于国家标准（如GB/T、ISO）在机械图纸中的应用。 3.1 视图的完整性与投影规则：三视图、剖视图（局部、旋转、移出）、断面图的正确绘制原则。尺寸链的建立与合理标注策略。 3.2 几何尺寸与公差（GD&T）的深度应用：详述基准的选取原则（独立基准、关联基准）。重点讲解形位公差符号的含义、选择与读图训练，如：直线度、平面度、同轴度、定位公差（真圆度、轮廓度）在不同功能要求下的具体应用场景。 3.3 表面粗糙度、特殊要求与材料说明：正确标注表面粗糙度要求及其对后续加工工艺的指导意义。图纸上的其他工艺说明，如热处理、表面涂层、探伤要求等。 第四章：零件图与装配图的逻辑构建 理解一张合格的图纸如何指导生产和检验是核心能力。 4.1 零件图的编制逻辑：从结构设计稿到最终可制造零件图的转化过程。尺寸的“基准化”原则，避免尺寸的重复标注和累积误差。 4.2 爆炸图与装配图的表达技巧：装配关系的可视化表达。如何使用分解图、局部放大图来清晰展示复杂装配关系。讲解零件序号（序号球）的规范绘制与明细表（BOM）的对应关系。 4.3 图纸的审核与版本控制：图纸会签流程、设计更改单（ECO）的记录与管理，确保设计信息的准确传递和历史追溯。 第三部分：高级三维建模技巧与数字化验证 本部分侧重于高效、参数化地建立复杂三维模型，并利用数字化工具进行初步的验证工作。 第五章：复杂曲面与高级特征建模技术 本章超越基础的拉伸、旋转操作，探讨如何处理有机形状和复杂的配合结构。 5.1 参数化驱动的特征建模：讲解如何建立具有内在关联性的模型，利用参数和公式驱动模型的修改，实现快速迭代。着重讲解“自上而下”（Top-Down）和“自下而上”（Bottom-Up）的装配建模策略在项目中的切换应用。 5.2 高级曲面与实体混合建模：在设计外壳、流道或流线型覆盖件时，如何有效结合曲线、曲面（如边界混合、扫掠、倒角/圆角的高级应用）与实体操作，实现平滑且连续的过渡。 5.3 板金结构的高效设计与展开：钣金件的特殊结构定义，包括折弯补偿、扣件设计、加强筋的创建。讲解如何确保展开模型的精确性，以及常见折弯件的公差控制。 第六章：模型验证与数字样机集成基础 讲解如何利用三维模型进行虚拟验证，减少物理样机的制作成本。 6.1 模型质量与互操作性检查：如何检查模型的拓扑质量，确保模型没有缝隙、重叠面等问题，为后续的仿真分析做好准备。讲解模型在不同CAD/CAM系统间交换（如STEP、IGES）的注意事项与修复方法。 6.2 运动仿真与干涉检查基础：在装配模型中定义运动副（如旋转副、平移副），进行基础的运动学仿真，验证机构的运动范围和功能实现。进行静态干涉与装配间隙的自动检查。 6.3 设计与制造的接口（CAM准备）：讲解如何为后续的CNC加工、3D打印或钣金下料准备模型。包括模型清理、设置加工坐标系、添加必要的加工特征（如倒角、拔模斜度检查）。 --- 本书的特色： 本书的编写遵循“理论指导实践，实践反哺理论”的原则，所有章节的案例均取材于实际工业应用场景，强调设计思维的培养和标准规范的严格执行，旨在培养能够独立承担中等复杂度机械产品结构设计的专业人才。本书不涉及软件界面的具体操作步骤，而是聚焦于“为什么这么做”，而非“如何点击”。
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