汽车研发中的集成计算机辅助设计

本书提出了较为全面的集成CAD的概念，并重点关注其在汽车工业开发流程中的应用。这一关注不仅仅局限于上述工业领域内提及的方法、策略和工具的应用。这本书里的基本知识能够移植到其他机械或者机电行业的产品开发中。本书的一个主要目的是介绍和讨论产品设计的整个流程链，包括了几何建模的基本方法、CAD的应用、设计和工程的集成以及终产品和流程相关信息的管理。这一虚拟产品开发的方法和工具的概述为读者理清了产品开发中错综复杂的相互作用和关系。

作者:(奥)马里奥·希尔茨 作者:威廉·迪特里希 作者:安东·格夫莱勒 作者:约翰·朗 译者:尹必峰 译者:董非

编者的话
引言１ 
第１章　汽车开发过程４ 
　１.１　过去和未来多方面的要求６ 
　１.２　汽车开发过程１２ 
　　１.２.１　项目周期１３ 
　　１.２.２　汽车开发阶段１５ 
　１.３　ＣＡＤ在汽车开发中的应用２１ 
　参考文献２３ 
第２章　虚拟产品开发概述２４ 
　２.１　机械产品的开发２４ 
　２.２　虚拟产品开发２７ 
　　２.２.１　产品模型３０ 
　　２.２.２　汽车工程中ＣＡＤ －ＣＡＥ的工作
流程３２ 
　　２.２.３　产品数据管理３９ 
　　２.２.４　ＣＡＤ－ＣＡＥ数据交换４１ 
　　２.２.５　产品协同开发的概念４２ 
　参考文献４４ 
第３章　几何学基础４５ 
　３.１　三维空间、变换和运动４６ 
　　３.１.１　平面反射４８ 
　　３.１.２　平移和旋转４８ 
　　３.１.３　定位５０ 
　　３.１.４　滑移５１ 
　　３.１.５　欧式运动５２ 
　　３.１.６　线的一些基本原理５４ 
　３.２　多项式５６ 
　３.３　曲线６０ 
　　３.３.１　曲线的参数表示６１ 
　　３.３.２　平面曲线６３ 
　　３.３.３　导数和切线６３ 
　　３.３.４　弧长参数６５ 
　　３.３.５　曲率和挠度６６ 
　　３.３.６　密切圆和密切平面６７ 
　　３.３.７　Ｆｒｅｎｅｔ标架６８ 
　　３.３.８　平面代数曲线７０ 
　　３.３.９　有理曲线７１ 
　　３.３.１０　二阶曲线７１ 
　３.４　自由曲线７３ 
　　３.４.１　贝塞尔曲线７４ 
　　３.４.２　Ｂ样条曲线８５ 
　　３.４.３　有理自由曲线与ＮＵＲＢＳ ９２ 
　３.５　单变量插值９８ 
　　３.５.１　拉格朗日插值１０１ 
　　３.５.２　三次插值１０４ 
　　３.５.３　参数化１１４ 
　３.６　单变量逼近１１７ 
　　３.６.１　提高逼近的质量１２０ 
　　３.６.２　三次Ｂ样条曲线的逼近１２２ 
　３.７　曲面１２３ 
　　３.７.１　曲面的参数化表示１２３ 
　　３.７.２　曲面曲线１２５ 
　　３.７.３　导数和切平面１２６ 
　　３.７.４　曲面的曲率理论１３０ 
　　３.７.５　曲面方程１３５ 
　　３.７.６　代数曲面１３５ 
　　３.７.７　有理曲面１３６ 
　　３.７.８　二次曲面１３７ 
　　３.７.９　直纹曲面１４１ 
　　３.７.１０　可展曲面１４２ 
　　３.７.１１　回转面１４５ 
　　３.７.１２　螺旋面１４８ 
　　３.７.１３　曲线或曲面在本身的运动１５０ 
　　３.７.１４　曲面的交线１５１ 
　３.８　张量积曲面１５５ 
　　３.８.１　贝塞尔曲面１５７ 
　　３.８.２　Ｂ样条曲面１６６ 
　　３.８.３　有理张量积曲面和ＮＵＲＢＳ曲面（非均匀有理Ｂ样条曲面） １７２ 
　３.９　二元插值１７７ 
　　３.９.１　Ｃｏｏｎｓ曲面片１７８ 
　　３.９.２　矩形点集的插值１８０ 
　　３.９.３　二元拉格朗日插值１８１ 
　　３.９.４　二元Ｈｅｒｍｉｔｅ插值１８３ 
　　３.９.５　二元三次Ｂ样条插值１８６ 
　３.１０　二元逼近１８８ 
　　３.１０.１　离散点集的拟合平面１８８ 
　　３.１０.２　散布数据点的张量积曲面拟合１９１ 
　３.１１　三角贝塞尔曲面１９６ 
　３.１２　张量积体２０１ 
　３.１３　案例：侧窗运动学２０３ 
　　３.１３.１　向着到给定表面合适的螺旋运动２０４ 
　　３.１３.２　构造理想的侧窗曲面２０５ 
　参考文献２０６ 
第４章　ＣＡＤ建模技术２０８ 
　４.１　三维ＣＡＤ模型的结构２１５ 
　　４.１.１　基于曲面的模型结构２１５ 
　　４.１.２　基于实体模型的结构２１７ 
　　４.１.３　ＣＡＤ模型在产品开发中的作用２１９ 
　４.２　线框和曲面设计２２０ 
　　４.２.１　参考元素２２０ 
　　４.２.２　线框设计２２１ 
　　４.２.３　曲面设计２２３ 
　　４.２.４　线框和曲面设计中的操作２２８ 
　　４.２.５　线框建模和曲面设计２３２ 
　　４.２.６　曲面分析功能２３６ 
　４.３　实体设计２３７ 
　　４.３.１　基础实体的建模２３８ 
　　４.３.２　布尔运算２３９ 
　　４.３.３　编辑和详图功能２４２ 
　　４.３.４　基于特征的几何建模２４２ 
　４.４　线框、曲面和基于实体的功能相结合２４５ 
　４.５　装配设计２４９ 
　　４.５.１　产品结构的组织２４９ 
　　４.５.２　构件定位方法２５４ 
　　４.５.３　在装配设计中基于几何的连接２５９ 
　４.６　二维图的导出２６２ 
　参考文献２６５ 
第５章　基于知识的设计２６６ 
　５.１　参数化———基于知识的设计的基础２６８ 
　　５.１.１　外部参数控制２７１ 
　　５.１.２　非ＣＡＤ数据的使用２７２ 
　５.２　使用模板模型的知识集成２７３ 
　　５.２.１　基于模板库的设计２７６ 
　　５.２.２　数学及逻辑关系的实现２７８ 
　　５.２.３　利用集中式主模型进行的集成虚拟产品开发２８０ 
　５.３　示例：汽车保险杠系统开发中的集成化设计２８３ 
　参考文献２８４ 
汽车研发中的集成计算机辅助设计
第６章　工程数据管理２８５ 
　６.１　工程数据管理（ＥＤＭ）的概念２８６ 
　　６.１.１　Ｙ－ＣＩＭ模型２８６ 
　　６.１.２　作为ＥＤＭ基础的ＰＬＭ ２８８ 
　　６.１.３　工程数据管理（ＥＤＭ）的定义２８９ 
　６.２　虚拟产品开发中的ＥＤＭ ２９０ 
　　６.２.１　产品开发中的流程导向２９１ 
　　６.２.２　作为集成管理方法的ＥＤＭ ２９２ 
　　６.２.３　产品开发过程２９３ 
　　６.２.４　虚拟产品开发的ＥＤＭ支持２９３ 
　　６.２.５　ＥＤＭ过程集成２９５ 
　６.３　ＥＤＭ数据库２９６ 
　　６.３.１　开发数据的作用２９６ 
　　６.３.２　ＥＤＭ文件２９７ 
　　６.３.３　ＥＤＭ中的ＣＡＤ数据２９７ 
　　６.３.４　数字样机（ＤＭＵ） ２９８ 
　　６.３.５　虚拟产品２９８ 
　　６.３.６　数据安全２９９ 
　６.４　工程数据管理系统（ＥＤＭＳ） ３００ 
　　６.４.１　产品数据管理系统（ＰＤＭＳ） ３００ 
　　６.４.２　ＥＤＭ的相关应用系统功能３０３ 
　　６.４.３　ＥＤＭＳ结构３０５ 
　　６.４.４　ＥＤＭＳ接口３０６ 
　６.５　ＥＤＭ中计算机支持的工程３０７ 
　　６.５.１　ＣＡｘ如何改变产品开发３０７ 
　　６.５.２　ＣＡＤ集成３０８ 
　　６.５.３　ＣＡＤ的实现３０９ 
　　６.５.４　虚拟计算机生成的三维产品设计模型３１０ 
　６.６　产品开发中的集成ＥＤＭ应用３１２ 
　　６.６.１　早期设计阶段中的功能性尺寸标注和优化３１２ 
　　６.６.２　优化设计过程中模拟数据的一致性３１３ 
　　６.６.３　模拟数据的跨学科致性３１３ 
　　６.６.４　设计与模仿的集成３１３ 
　　６.６.５　ＣＡＤ／ＣＡＥ数据管理３１４ 
　参考文献３１６ 
第７章　产品开发中的知识管理３１７ 
　７.１　产品知识３１７ 
　　７.１.１　产品知识开发３１７ 
　　７.１.２　产品知识的生命周期３１８ 
　　７.１.３　定义产品知识３１９ 
　　７.１.４　产品知识生产３１９ 
　　７.１.５　产品知识管理３１９ 
　７.２　知识管理基础３２０ 
　　７.２.１　知识与知识管理３２０ 
　　７.２.２　知识库的基本元素３２１ 
　　７.２.３　工业管理中的知识管理３２３ 
　　７.２.４　知识管理基本模型３２３ 
　　７.２.５　在知识管理中的系统定位３２４ 
　７.３　产品开发中的知识转移３２５ 
　　７.３.１　知识转移的定义３２６ 
　　７.３.２　知识系统中的转移与变化过程３２６ 
　　７.３.３　直接与间接知识转移３２７ 
　　７.３.４　直接知识转移３２７ 
　　７.３.５　间接知识转移３２７ 
　　７.３.６　知识物流学的定义３２９ 
　７.４　知识管理中的过程定位３２９ 
　　７.４.１　面向知识的过程管理３３０ 
　　７.４.２　以过程为导向的知识管理３３１ 
　　７.４.３　与增值过程互相影响的知识过程３３１ 
　参考文献３３２ 
第８章　基于知识的工程数据管理３３３ 
　８.１　知识导向型工程数据管理的基本模型和方法３３３ 
　　８.１.１　知识导向型工程数据管理的系统导向参考框架３３３ 
　　８.１.２　知识过程连接工程数据管理的业务过程和支持过程３３４ 
　　８.１.３　增值过程的集成化方法３３５ 
　　８.１.４　数据管理与知识过程的集成化模型３３５ 
　　８.１.５　从知识转移模型到知识导向的工程数据管理３３７ 
　　８.１.６　知识库和数据库的重建模型３３８ 
　８.２　ＥＤＭ中过程导向知识管理的ＩＴ支持要求３３８ 
　　８.２.１　技术子系统的建模方法３３９ 
　　８.２.２　知识导向的工程数据管理数据库３４１ 
　　８.２.３　知识密集型过程的工程数据管理工作流程支持３４１ 
　　８.２.４　知识导向工程数据管理的管理、转移和更新３４２ 
　８.３　产品开发中的智能软件３４２ 
　　８.３.１　参数关联法３４３ 
　　８.３.２　参数化关联设计的基础３４３ 
　　８.３.３　知识管理和产品配置３４４ 
　参考文献３４５ 
第９章　ＣＡＤ／ＥＤＭ 在汽车工业中
的高级应用３４６ 
　９.１　基于知识的ＥＤＭ应用３４６ 
　　９.１.１　ＥＤＭ中相关的知识操作３４６ 
　　９.１.２　操作层面通过数据转移影响知识转移的因素３４７ 
　　９.１.３　间接知识转移中的数据管理障碍３４８ 
　　９.１.４　知识导向型ＥＤＭ使用案例开发的参考过程３４８ 
　９.２　汽车工程中的集成ＣＡＤ数据管理３５１ 
　　９.２.１　本课题相关的挑战３５１ 
　　９.２.２　集成ＣＡＤ数据管理的概念３５１ 
　　９.２.３　ＣＡＤ调度３５２ 
　　９.２.４　几何参考的概念３５４ 
　　９.２.５　ＣＡＤ数据质量、进度和完备度３５５ 
　　９.２.６　ＣＡＤ数据管理的一般ＥＤＭ工作流程３５６ 
　　９.２.７　数据监测３５６ 
　９.３　初期车辆开发的一个参数化关联概念模型３５７ 
　　９.３.１　汽车概念阶段的要求３５８ 
　　９.３.２　虚拟概念开发的集成方法３６２ 
　　９.３.３　数据池结构和参数化策略３６７ 
　　９.３.４　概念汽车开发中的几何创建３６９ 
　　９.