汽車CAD/CAE技術(shù)與工程應(yīng)用
定 價：59.8 元
叢書名：教育部高等學(xué)校機(jī)械類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材
- 作者：羊玢，鄂加強(qiáng) 楊 敏 張袁元
- 出版時間：2019/8/1
- ISBN：9787302527985
- 出 版 社：清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類：U462-39
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
《汽車CAD/CAE技術(shù)與工程應(yīng)用》以國內(nèi)汽車行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢為背景，圍繞汽車產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)這一主線，結(jié)合汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點和開發(fā)模式，系統(tǒng)介紹CAD/CAE技術(shù)在汽車工程領(lǐng)域應(yīng)用的基本原則和實施要點。
《汽車CAD/CAE技術(shù)與工程應(yīng)用》強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成應(yīng)用的觀念，注重現(xiàn)代設(shè)計方法與技術(shù)手段的結(jié)合；加強(qiáng)與相關(guān)課程和教材的銜接，注重專業(yè)知識與CAD/CAE技術(shù)的結(jié)合；理論聯(lián)系實際，提高解決問題的能力。
前言
FOREWORD
當(dāng)代汽車工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平反映了國家工業(yè)技術(shù)的綜合實力，而是否具有獨立自主的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力，則關(guān)系到民族汽車工業(yè)的生死存亡。現(xiàn)階段，作為先進(jìn)設(shè)計技術(shù)的代表，CAD/CAE技術(shù)已成為汽車企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的有效手段，以CAD/CAE為核心的技術(shù)體系成為企業(yè)核心技術(shù)的有效載體。目前，我國汽車產(chǎn)銷量均躍居世界第一，隨著行業(yè)總量的不斷提升和市場競爭的白熱化，加上知識產(chǎn)權(quán)問題的壓力，產(chǎn)品自主設(shè)計開發(fā)能力的培養(yǎng)和提升已成為汽車企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵問題，而CAD/CAE技術(shù)的推廣應(yīng)用正是解決這一問題的銳利武器。
現(xiàn)階段，CAD/CAE技術(shù)的推廣應(yīng)用已受到國內(nèi)汽車行業(yè)的高度重視，相關(guān)企業(yè)迫切需要掌握CAD/CAE技術(shù)的高素質(zhì)人才，而國內(nèi)高校汽車專業(yè)針對這方面的人才培養(yǎng)工作明顯滯后于企業(yè)需求。其中，缺乏針對性的教材成為亟待解決的問題。為了適應(yīng)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的需要，作者拋棄了現(xiàn)有市面有關(guān)汽車(機(jī)械)CAD或CAE書籍主要介紹一兩種軟件具體操作的弊端，將重點放在汽車零部件CAD/CAE的具體操作和學(xué)習(xí)上。作者結(jié)合了多年來在汽車CAD/CAE技術(shù)教學(xué)、科研和工程培訓(xùn)實踐中的經(jīng)驗，在編寫過程中形成如下的鮮明特點：
1. 強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成應(yīng)用的觀念，注重現(xiàn)代設(shè)計方法與技術(shù)手段的結(jié)合。
汽車CAD/CAE技術(shù)正經(jīng)歷著由傳統(tǒng)單元技術(shù)向系統(tǒng)集成的重要轉(zhuǎn)變，CAD/CAE作為建模和分析的工具是建立在科學(xué)和系統(tǒng)的技術(shù)與設(shè)計方法的基礎(chǔ)之上的。針對車輛工程設(shè)計的特點，本書有選擇地介紹了現(xiàn)代設(shè)計方法的常用技術(shù)，并且融入設(shè)計案例之中，讀者在掌握應(yīng)用工具軟件的同時，可以學(xué)習(xí)CAD建模技術(shù)、動態(tài)設(shè)計、有限元分析、系統(tǒng)動力學(xué)等設(shè)計思想，培養(yǎng)現(xiàn)代設(shè)計思維。
2. 加強(qiáng)與相關(guān)課程和教材的銜接，注重專業(yè)知識與CAD/CAE技術(shù)的結(jié)合。
為了加強(qiáng)與工程制圖汽車設(shè)計汽車?yán)碚撈嚇?gòu)造等課程及其教材的銜接，本書從三維設(shè)計分析軟件的教學(xué)入手，利用三維設(shè)計功能完成汽車系統(tǒng)及其零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
3. 理論聯(lián)系實際，提高解決問題的能力。
本書理論聯(lián)系實際，結(jié)合設(shè)計對象，把CAD建模與系統(tǒng)分析和仿真結(jié)合起來，通過案例給出解決問題的具體思路、應(yīng)用技術(shù)和方法，注重提高解決實際問題的能力。從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，帶領(lǐng)讀者學(xué)習(xí)相關(guān)的技能和應(yīng)用方法。
針對國內(nèi)汽車CAD/CAE技術(shù)日益增長的需求，本書作者在長期從事CAD/CAE領(lǐng)域教學(xué)和科研的基礎(chǔ)上，參閱了國內(nèi)外數(shù)十種同類書籍和有關(guān)文獻(xiàn)資料，同時緊密結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計和工程應(yīng)用現(xiàn)狀，以三維實體建模、運動學(xué)和動力學(xué)仿真、有限元分析為主線，介紹了現(xiàn)代設(shè)計理論與方法。以具有代表性的CAD軟件CATIA/UG NX、有限元軟件ANSYS/NASTRAN、機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件ADAMS/RecurDyn為對象，對汽車CAD/CAE的建模理論、方法、求解及典型工程應(yīng)用等進(jìn)行了由淺入深的講解，力求做到汽車基礎(chǔ)知識和最新方法介紹兩者兼顧。全書結(jié)合實例編寫，方便讀者學(xué)習(xí)，并做到舉一反三，觸類旁通。本書可作為高校本科生教材，也可作為研究生和工程技術(shù)人員的參考書，教學(xué)時數(shù)為40學(xué)時。為適應(yīng)各類不同院校、不同專業(yè)的教學(xué)需要，教師可根據(jù)各校具體情況選擇其中的部分章節(jié)，仍能保持整個教材體系結(jié)構(gòu)的完整性。
在學(xué)習(xí)新技術(shù)時，邊學(xué)邊動手是更有效的方法，邊學(xué)邊做正是學(xué)習(xí)本教材的方法。為此，本教材非常強(qiáng)調(diào)實戰(zhàn)能力的提高，在每一章里都有一個實例，帶領(lǐng)讀者去學(xué)習(xí)相關(guān)的技能和應(yīng)用方法。讀者只要在計算機(jī)上照著做一遍，就可以基本了解汽車CAD/CAE的功能及其方法。另外，由于汽車CAD/CAE技術(shù)發(fā)展迅猛，軟件系統(tǒng)版本更新周期很短，讀者在使用本教材時，建議注重汽車零部件建模和分析思維的訓(xùn)練。本書示例所用的模型文件，讀者可通過清華大學(xué)出版社網(wǎng)站下載，也可通過Email向作者索取。書中示例中打開的文件如無特別說明，即為下載文件中的同名文件。
本書由南京工程學(xué)院羊玢和湖南大學(xué)鄂加強(qiáng)任主編，南京理工大學(xué)紫金學(xué)院楊敏、南京工程學(xué)院張袁元任副主編，湖南大學(xué)曹立波教授擔(dān)任主審。南京工程學(xué)院張袁元和臧立國、長沙理工大學(xué)吳剛、南京理工大學(xué)紫金學(xué)院謝繼鵬、Altair大中國區(qū)徐成斌和王琮翔參編，全書由羊玢統(tǒng)稿。
本書在編寫過程中參閱了國內(nèi)外有關(guān)的書籍和資料，并得到了南京工程學(xué)院車輛工程系、Altair大中國區(qū)總部李征的大力支持，王群、苗中良、張清、周健、張維民、鄭慶乾等同學(xué)也付出了不少努力，在此一并表示感謝。
由于作者水平有限，編寫時間倉促，雖經(jīng)反復(fù)琢磨，書中錯誤和不足之處在所難免，敬請專家和廣大讀者不吝指正，也歡迎讀者來信共同探討。聯(lián)系方式： yangb123@126.com。
編者
2019年2月
羊玢，男，1974年8月生，湖南大學(xué)博士后，教授、碩士研究生導(dǎo)師。南京林業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院副院長，中國汽車工程學(xué)會會員，中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會會員，南京機(jī)械工程學(xué)會常務(wù)理事，南京機(jī)械工程學(xué)會汽車與內(nèi)燃機(jī)專委會主任委員，國防工業(yè)出版社普通高等教育汽車類專業(yè)十二五規(guī)劃教材編寫委員會副主任委員，南京林業(yè)大學(xué)車輛工程研究所副所長、國家職業(yè)技能鑒定汽車修理工考評員、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽評審專家。應(yīng)邀擔(dān)任2本國際期刊編委，多本國內(nèi)外期刊、會議審稿人。擔(dān)任江蘇省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專家委員會、江蘇省貨物招標(biāo)評標(biāo)委員會、中國國際招標(biāo)網(wǎng)等會員或?qū)＜�。�?dān)任2015ICITBS（智能交通、大數(shù)據(jù)和智慧城市）國際會議執(zhí)行主席、International Journal of Mechanical Science、Biomed Research International、汽車技術(shù)等國內(nèi)外期刊審稿人。
先后主持或參與省內(nèi)外科研項目30余項，主持教研項目8項。在學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文107篇，其中第一或通訊作者SCI收錄9篇，EI或ISTP收錄10篇，CSCD收錄8篇。主編出版學(xué)術(shù)專著2部，教材4部。申請專利35項，獲授權(quán)
目錄
CONTENTS
第1章緒論
1.1汽車CAD/CAE技術(shù)概述
1.1.1汽車CAD／CAE概念
1.1.2汽車CAD/CAE集成的關(guān)鍵技術(shù)
1.1.3汽車CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用
1.2汽車CAD／CAE技術(shù)的發(fā)展
1.2.1CAD／CAE技術(shù)發(fā)展的歷史
1.2.2CAD／CAE技術(shù)發(fā)展的趨勢
1.3汽車CAD／CAE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.3.1CAD／CAE集成系統(tǒng)的特點
1.3.2CAD/CAE集成系統(tǒng)的典型體系結(jié)構(gòu)
第2章CAD/CAE技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用
2.1CAD技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用
2.1.1CAD技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1.2國外汽車行業(yè)CAD技術(shù)應(yīng)用情況
2.1.3我國制造業(yè)和汽車行業(yè)CAD技術(shù)應(yīng)用情況
2.1.4我國制造業(yè)和汽車企業(yè)應(yīng)如何應(yīng)用CAD技術(shù)
2.2CAE技術(shù)在汽車設(shè)計中的應(yīng)用
2.2.1計算機(jī)輔助工程概述
2.2.2CAE技術(shù)在汽車產(chǎn)品開發(fā)中的全面引入
2.2.3CAE技術(shù)需要解決的關(guān)鍵問題
2.2.4國內(nèi)汽車行業(yè)的CAE技術(shù)應(yīng)用情況
2.2.5發(fā)展中的汽車CAE技術(shù)
2.3常見的汽車CAD／CAE系統(tǒng)
2.4CAD／CAE系統(tǒng)軟硬件選用原則
2.4.1CAD／CAE系統(tǒng)的硬件選用原則
2.4.2CAD／CAE系統(tǒng)的軟件選用原則
第3章汽車CAE的部分主流軟件系統(tǒng)及其應(yīng)用
3.1CAE軟件及選擇
3.2ADAMS軟件及其應(yīng)用
3.2.1MSC.ADAMS簡介
3.2.2基于ADAMS/Car四輪轉(zhuǎn)向汽車操縱動力學(xué)仿真
3.3ANSYS軟件及其應(yīng)用
3.3.1ANSYS簡介
3.3.2基于ANSYS的白車身結(jié)構(gòu)分析
3.4Nastran軟件及其應(yīng)用
3.4.1MSC.Nastran簡介
3.4.2MSC.Nastran在輕型客車NVH特性研究中的應(yīng)用
3.5SYSNOISE軟件及其應(yīng)用
3.5.1LMS. SYSNOISE簡介
3.5.2應(yīng)用SYSNOISE進(jìn)行車身乘坐室聲振模態(tài)分析
3.6MATLAB/Simulink軟件及其應(yīng)用
3.6.1MATLAB/Simulink簡介
3.6.2應(yīng)用MATLAB/Simulink進(jìn)行四輪轉(zhuǎn)向車輛的控制研究
3.7RecurDyn軟件及其應(yīng)用
3.7.1RecurDyn簡介
3.7.2應(yīng)用RecurDyn進(jìn)行汽車發(fā)動機(jī)正時鏈系統(tǒng)仿真
3.8RADIOSS軟件及其應(yīng)用
3.8.1RADIOSS簡介
3.8.2應(yīng)用RADIOSS進(jìn)行保險杠碰撞仿真
第4章汽車驅(qū)動橋殼CAD建模與優(yōu)化設(shè)計
4.1驅(qū)動橋殼的功用及結(jié)構(gòu)形式
4.2UG NX軟件簡介
4.2.1UG產(chǎn)品的特點
4.2.2UG各功能模塊
4.3驅(qū)動橋殼建模
4.3.1橋殼本體總成建模
4.3.2橋殼半軸套筒建模
4.3.3橋殼凸緣建模
4.3.4橋殼加強(qiáng)環(huán)建模
4.3.5制動器支架固定板建模
4.3.6彈簧固定座建模
4.3.7橋殼蓋總成建模
4.4驅(qū)動橋殼的有限元分析
4.5結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析
4.5.1滿載荷靜力學(xué)分析
4.5.22.5倍滿載荷靜力學(xué)分析
4.6結(jié)構(gòu)模態(tài)分析
4.7優(yōu)化分析
4.7.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
4.7.2參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計
第5章汽車車輪鋼圈結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
5.1車輪鋼圈的功用及結(jié)構(gòu)形式
5.2建模設(shè)計平臺簡介
5.2.1CATIA草圖設(shè)計平臺
5.2.2零件設(shè)計平臺
5.2.3創(chuàng)成式曲面造型設(shè)計平臺
5.2.4FreeStyle(自由曲面設(shè)計)平臺
5.3車輪鋼圈建模
5.3.1鋼圈本體總成建模
5.3.2梅花形分布沉頭孔建模
5.3.3梅花形分布凹槽建模
5.3.4環(huán)形下沉切割凹槽建模
5.3.5輪輻主體建模
5.4CATIA V5有限元分析的特點
5.5車輪鋼圈有限元網(wǎng)格劃分
5.6車輪鋼圈結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
第6章轎車前懸架動力學(xué)仿真及優(yōu)化設(shè)計
6.1ADAMS的設(shè)計流程
6.2前懸架設(shè)計基本思路
6.2.1設(shè)計內(nèi)容及要求
6.2.2建模過程中的假設(shè)
6.2.3分析優(yōu)化的依據(jù)
6.3前懸架模型的建立
6.3.1建立汽車前懸架模型
6.3.2測試前懸架模型
6.3.3細(xì)化前懸架模型
6.3.4定制界面
6.3.5優(yōu)化前懸架模型
6.4仿真結(jié)果分析
第7章汽車雙離合自動變速器傳動機(jī)構(gòu)建模與仿真
7.1雙離合器自動變速器結(jié)構(gòu)及工作原理
7.2傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理
7.3DSG傳動機(jī)構(gòu)齒輪的建模
7.3.1斜齒輪傳動相關(guān)知識
7.3.2創(chuàng)建表達(dá)式
7.3.3漸開線的繪制
7.3.4齒輪模型的創(chuàng)建
7.4軸及其他零件的建模
7.5DSG傳動機(jī)構(gòu)虛擬裝配
7.5.1UG裝配模塊介紹
7.5.2軸上零件裝配
7.5.3軸間裝配
7.6DSG傳動機(jī)構(gòu)運動仿真分析
7.6.1建立運動分析方案
7.6.2一擋運動學(xué)仿真
7.6.3倒擋運動學(xué)仿真
第8章汽車自動變速器殼體逆向工程設(shè)計
8.1Geomagic軟件特點
8.2殼體點云數(shù)據(jù)的處理
8.2.1多邊形階段的處理過程
8.2.2粗糙多邊形的銳化
8.2.3孔的生成和整合
8.3曲面模型的創(chuàng)建
8.3.1檢測曲率
8.3.2構(gòu)造曲面片
8.3.3構(gòu)造格柵
8.3.4生成曲面
8.4實體模型的創(chuàng)建
第9章DSG自動變速器離合器建模與虛擬裝配
9.1DSG自動變速器基本結(jié)構(gòu)和原理
9.2離合器參數(shù)化建模
9.2.1離合器K1
9.2.2離合器K2
9.2.3驅(qū)動盤
9.2.4離合器鼓
9.2.5離合器內(nèi)部構(gòu)件
9.3離合器虛擬裝配
9.3.1離合器各部件總裝
9.3.2虛擬裝配動畫制作
第10章基于熱應(yīng)力場耦合的渦旋壓縮機(jī)動、靜渦盤有限元分析
10.1渦旋壓縮機(jī)概述
10.2渦旋壓縮機(jī)工作原理
10.3動、靜盤模型前期處理及其模型分析
10.3.1實體建模
10.3.2材料屬性
10.3.3網(wǎng)格單元
10.3.4定義分析步
10.3.5邊界條件及載荷
10.3.6提交分析作業(yè)
10.4動、靜盤有限元分析
10.4.1熱應(yīng)力作用下的強(qiáng)度和變形結(jié)果分析
10.4.2氣體壓力作用下的強(qiáng)度和變形結(jié)果分析
10.4.3溫度場和氣體壓力耦合作用下的應(yīng)力與變形分析
10.4.4模型優(yōu)化后的應(yīng)力與變形分析
10.5總結(jié)與展望
第11章虛擬現(xiàn)實技術(shù)在自動變速器3D仿真的應(yīng)用
11.1虛擬現(xiàn)實概述
11.2系統(tǒng)開發(fā)工具簡介及其作用
11.2.1三維模型建模平臺CATIA
11.2.2模型的格式轉(zhuǎn)換平臺3DVIA Composer
11.2.3三維模型的渲染以及分坐標(biāo)平臺3D Max
11.2.4虛擬交互平臺Virtools
11.2.5輔助工具Photoshop CS4
11.3模型從CATIA到Virtools之間的關(guān)鍵技術(shù)
11.3.1格式問題
11.3.2模型的渲染
11.3.3分坐標(biāo)
11.3.4模型導(dǎo)入Virtools的初步設(shè)置和對象建立
11.4虛擬裝配平臺開發(fā)
11.4.1虛擬交換環(huán)境
11.4.22D幀的設(shè)置
11.4.32D幀的BB設(shè)計
11.4.4動作BB的設(shè)置
11.4.5整體界面
11.5總結(jié)與展望
11.5.1操作BB的技巧
11.5.2模型以及界面的分組
11.5.3IC的設(shè)置
11.5.4命名技巧
11.5.5展望
第12章面部碰撞對行人頭部生物力學(xué)模型損傷影響
12.1研究背景及意義
12.2頭頸部有限元模型
12.3面部碰撞對頭部生物力學(xué)模型損傷影響
12.3.1應(yīng)力波傳播路徑
12.3.2顱內(nèi)生物力學(xué)參數(shù)
12.4討論
12.5總結(jié)與展望
第13章基于3D打印制造的汽車踏板設(shè)計優(yōu)化
13.1基于3D打印制造踏板的設(shè)計背景及功用
13.2Altair Inspire軟件簡介
13.2.1Altair Inspire產(chǎn)品的特點
13.2.2Altair Inspire各功能模塊及優(yōu)化流程
13.3踏板結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化詳細(xì)過程
13.3.1踏板模型導(dǎo)入與優(yōu)化空間指定
13.3.2拓?fù)鋬?yōu)化工況設(shè)定
13.3.3拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)置并計算
13.3.4優(yōu)化結(jié)果驗證確認(rèn)設(shè)計可靠性
13.3.5利用PolyNURBS擬合優(yōu)化結(jié)果建模
13.3.6利用仿真分析驗證最終設(shè)計的可靠性
參考文獻(xiàn)
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