CATIA数字样机：运动仿真技术

　　《CATIA数字样机：运动仿真技术（第4版）》涵盖数字样机运动仿真的全部技术环节，融入教学与工程应用过程中的经验和技巧，设置旨在训练综合应用能力的多类复杂运动机构实例。知识点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。
　　《CATIA数字样机：运动仿真技术（第4版）》出版以来，深受广大读者的欢迎，多次重印及改版，持续完善。为适应信息化时代的学习需求，本次修订的主要内容一是优化图片配置、精练文字表达、补充特征示例，二是利用视频信息与互联网技术，为书中全部知识点配套建设了在线教学资源，通过扫描章节中插入的二维码可直达对应内容的视频讲解与电子教案，专业辅导随时在你身边。全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数字样机运动仿真技术，又适合工程技术人员对在数字样机运用工作实践中遇到的技术难点及问题进行查询。

　　刘宏新，工学博士，教授，博士生导师。国家重点学科后备带头人，***本科课程负责人，***实验教学示范中心主任，黑龙江省慕课名师，全国十佳农机教师。近年主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等科学研究项目10余项，获省部级科技奖励3项；主持教育科学规划重点课题、高等教育综合改革专项等教育教改项目9项，获教学成果奖3项；于***出版社出版——作者专著6部9版，主编省部级规划教材8部，主审2部。数字化设计系列图书累计发行10余万册，教材及图书被知名高校与社会图书馆收藏3000余馆次；主持建设3D-CAD、DMU、CAE等在线开放课程6门。

前言
第 1 章 概述 1
11 数字样机与运动仿真 1
12 工作窗口 1
121 工具栏 1
122 结构树 4
13 运动仿真的流程 5
14 运动机构的建立 5
141 数字样机的准备 5
142 运动副的创建 7
143 固定件定义 20
144 施加驱动命令 21
15 运动模拟 23
16 复习与思考 23
第 2 章 面接触运动副（低副） 24
21 旋转 24
211 概念与创建要素 24
212 旋转运动副的创建 24
213 机构驱动 27
22 棱形 29
221 概念与创建要素 29
222 棱形运动副的创建 29
223 机构驱动 33
23 圆柱 35
231 概念与创建要素 35
232 圆柱运动副的创建 35
233 机构驱动 38
24 螺钉 40
241 概念与创建要素 40
242 螺钉运动副的创建 40
243 机构驱动 42
244 应用示例 44
25 球面 45
251 概念与创建要素 45
252 球面运动副的创建 45
26 平面 48
261 概念与创建要素 48
262 平面运动副的创建 48
27 复习与思考 51
第 3 章 点线面接触运动副（高副） 52
31 点曲线 52
311 概念与创建要素 52
312 运动副的创建 52
313 机构驱动 57
32 滑动曲线 59
321 概念与创建要素 59
322 运动副的创建 59
323 机构驱动 63
33 滚动曲线 65
331 概念与创建要素 65
332 运动副的创建 65
333 机构驱动 73
34 点曲面 74
341 概念与创建要素 74
342 运动副的创建 74
343 机构驱动 79
35 复习与思考 80
第 4 章 关联运动副 81
41 U 形接合 81
411 概念与创建要素 81
412 运动副的创建 81
413 机构驱动 84
414 应用示例 85
42 CV 接合 86
421 概念与创建要素 86
422 运动副的创建 86
423 机构驱动 89
424 应用示例 91
43 齿轮 92
431 概念与创建要素 92
432 运动副的创建 92
433 机构驱动 99
434 应用示例 100
44 齿轮齿条 101
441 概念与创建要素 101
442 运动副的创建 101
443 机构驱动 108
444 多级传动 110
45 电缆接合 110
451 概念与创建要素 110
452 运动副的创建 110
453 机构驱动 115
46 刚性接合 116
461 概念与创建要素 116
462 运动副的创建 117
463 应用示例 119
47 复习与思考 121
第 5 章 基于轴系的运动副 122
51 基本概念 122
52 轴系的创建 123
521 模型准备 123
522 创建原点 123
523 插入轴系 124
53 基于轴接合的运动机构 125
531 旋转 125
532 棱形 127
533 圆柱 129
534 U 形接合 133
535 球面 135
54 应用示例 137
541 模型运动分析 138
542 运动副的创建 138
543 机构驱动 145
55 复习与思考 145
第 6 章 仿真机构的运行与重放 146
61 基本运行与位置调整 146
611 使用命令模拟 146
612 位置调整 147
62 基于运动函数的模拟 148
621 运动函数的编制 148
622 运动模拟 151
63 综合模拟

中国传统设计思想认为精神是造物设计的原动力，同时又对精神与物质的辩证关系有着深刻的认识与理解，正所谓“君子生非异也，善假于物也”。“数字样机（DMU，DIGITAL MOCK-UP）”是当今的“物”，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，能够运用数字样机技术于复杂工程实践也是当前优秀工程师的基本素养。
运动仿真是数字样机的重要功能之一，也是CATIA的特色模块。编者针对运动仿真的核心内容，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，力求系统和全面。全书分为概述、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、复杂运动实例、基于运动仿真的数字样机分析8章，以及附录运动副一览表。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多类复杂运动机构实例，并将编者在数字化设计教学与工程应用过程中总结的经验和技巧融入其中。本书示范使用的操作系统为Windows 7或Windows 10，实例模型在CATIA V5 R21汉化版中制作完成。为兼顾使用英文版本软件的读者阅读与理解，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。
为适应信息化时代的特点与学习者的需求，本版利用视频信息与互联网技术，为书中全部知识点配套建设了在线教学资源，通过扫描章节中插入的二维码直达对应内容的视频讲解与电子教案，专业辅导随时在你身边。
由于水平所限，编者虽认真谨慎，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。
全书实例与示例均提供配套练习模型，关注微信公众号下载资源包并获取更多信息与学习资源。

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编者 于哈尔滨