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第1篇 机构和运动分析1

第1章 Pro/Mechanism初步1

1.1 为何要学习本书2

1.2 CAE的概念2

1.3 本书的结构和特色3

1.4 机构概论5

1.5 五大基本机构6

1.5.1 杠杆6

1.5.2 轮轴8

1.5.3 滑轮9

1.5.4 斜面10

1.5.5 螺旋11

1.6 Mechanism和Pro/MECHANICA概论12

1.7 平面和空间的机构分析15

1.7.1 机构的运动学与动力学17

1.7.2 自由度17

1.7.3 运动副18

1.7.4 运动结的互联性19

1.7.5 连杆组20

1.7.7 连杆组或机构的动度22

1.7.6 运动链22

1.8 凸轮机构23

1.8.1 凸轮机构的应用24

1.8.2 凸轮机构设计的基本问题24

1.9 齿轮机构25

1.10 运动的传递26

1.11 机构设计的基本观念摘要29

1.11.1 机构的构造分析29

1.11.2.1 相对速度法32

1.11.2 机构的运动分析32

1.11.2.2 瞬时中心法34

1.11.3 Pro/Mechanism在机构分析中所扮演的角色39

1.12 Pro/Mechanism入门的基本概念41

1.12.1 Pro/E提供的机构组装功能41

1.12.2 Pro/Mechanism的自由度和冗余47

习题50

第2章 连杆机构53

2.1.2 连杆机构的功能54

2.1.1 连杆机构54

2.1 连杆机构概论54

2.2 四连杆机构的种类55

2.2.1 四连杆的定义57

2.2.2 四连杆的分类原则（格拉斯霍夫定理）58

2.2.3 四连杆机构仿真分析实例58

2.2.4 四连杆机构的几何分析83

2.3 曲柄滑块机构85

2.3.1 机构组成85

2.3.2 曲柄滑块机构的倒置86

2.3.3 曲柄滑块的应用实例87

2.3.4 曲柄滑块机构仿真分析实例90

2.3.5 传统教科书上的分析习题104

2.3.6 用“用户定义的”选项功能来自定义测量112

2.4 急回机构115

2.4.1 急回机构的种类115

2.4.2 牛头刨床机构（曲柄切削急回机构）仿真分析实例118

2.5 其他机构139

2.5.1 肘节机构139

2.5.2 平行运动机构140

2.5.3 直线运动机构141

2.5.4 游乐场骑马机构仿真分析实例144

2.6 空间连杆机构148

2.6.1 空间四连杆机构149

2.6.2 万向接头机构154

2.7 平面六连杆机构157

2.8 史都华平台（Stewart Platform）160

2.8.1 平台伺服机构设计163

2.8.2 史都华平台仿真分析实作164

习题168

2.9 学习说明168

第3章 凸轮机构173

3.1 凸轮概论174

3.2 凸轮机构174

3.3 凸轮机构的分类176

3.4 有关凸轮的名词179

3.5 运动状态180

3.6 凸轮机构设计概要181

3.7.1 从动件运动规律的基本参数183

3.7 凸轮从动件的运动规律设计183

3.7.2 运动规律的类型184

3.7.3 运动规律的特征参数185

3.7.4 运动规律选择原则186

3.7.5 其他约束条件187

3.8 凸轮机构范例实作188

3.8.1 碟形凸轮机构实例188

3.8.2 碟形弹簧凸轮机构实例（提高级）193

3.8.3 摆动凸轮机构实例198

3.8.4 槽形凸轮机构实例199

3.8.5 圆柱凸轮机构实例207

3.8.6 曲柄滑块与弹性球机构实例212

习题214

第4章 齿轮机构215

4.1 齿轮概论216

4.2 齿轮的术语217

4.3 齿廓曲线220

4.3.1 渐开线齿廓221

4.3.2 摆线齿廓223

4.4 如何画正齿轮（Spur Gear）224

4.5 其他齿轮231

4.5.1 内齿轮231

4.5.2 齿条232

4.5.3 螺旋齿轮232

4.5.4 人字齿轮234

4.5.5 锥齿轮234

4.5.6 蜗轮和蜗杆236

4.6.2 正确的啮合条件242

4.6.1 齿轮速度比242

4.6 齿轮的重点计算242

4.6.3 接触比（Contact Ratio）244

4.6.4 齿厚的计算245

4.7 齿轮机构的实作246

4.7.1 外接正齿轮的啮合246

4.7.2 内接正齿轮的啮合255

4.7.3 外接螺旋齿轮的啮合259

4.7.4 锥齿轮的啮合262

4.7.5 齿轮和齿条的啮合263

4.7.6 蜗轮和蜗杆的啮合267

4.7.7 齿轮和曲柄滑块的复合机构269

习题272

第5章 齿轮系275

5.1 齿轮系的种类276

5.1.1 定轴轮系276

5.1.2 周转轮系277

5.1.3 复合轮系283

5.2.1 轮系的功用286

5.2 轮系的功用和选择286

5.2.2 轮系的选择291

5.3 轮系的机构实作293

5.3.1 空间定轴轮系机构293

5.3.2 行星周转轮系机构298

5.3.3 3K型周转轮系机构300

5.3.4 2K-H型周转轮系机构302

5.3.5 复合轮系机构307

5.3.6 五行星轮系机构309

5.3.7 差动轮系机构312

5.3.8 本节心得314

习题315

第6章 其他常见机构317

6.1 间歇运动机构（Intermittent Motion）318

6.1.1 马耳他机构318

6.1.2 棘轮机构322

6.1.2.1 棘轮机构的应用325

6.1.2.2 棘轮机构的计算326

6.1.3 不完全齿轮机构329

6.1.4 凸轮式间歇运动机构331

6.2 螺旋机构333

6.2.1 螺旋机构的计算334

6.2.2 螺旋机构的应用334

6.3 摩擦传动机构335

6.4 液压、气压机构337

6.5 其他常见机构实作339

6.5.1 马耳他机构（外马耳他机构）339

6.5.2 螺旋机构341

6.5.3 不完全齿轮机构和圆柱凸轮机构344

习题346

第2篇 结构和热力分析347

第7章 Pro/MECHANICA初步347

7.1 结构和机构的区别348

7.1.1 机构概念复习348

7.1.2 结构的概念348

7.2 热力分析350

7.3 Pro/MECHANICA简介351

7.4.1 集成模式的界面352

7.4 Pro/MECHANICA的界面352

7.4.2 独立模式的界面355

7.5 Pro/MECHANICA的模式和分析流程356

7.5.1 模型和单元类型356

7.5.2 Pro/MECHANICA的分析应用工作流程357

习题359

第8章 建立准备做分析的模型（基本模式）361

8.1 建模和单位的设置362

8.2 简化模型（基本模式）362

8.3.1 定义材料364

8.3 材料、约束和载荷的定义364

8.3.1.1 分派材料实作366

8.3.1.2 创建新材料实作367

8.3.1.3 变更单位时的修改实作368

8.3.2 定义约束369

8.3.2.1 边（线）约束实作369

8.3.2.2 点约束实作371

8.3.2.3 面约束实作373

8.3.2.4 实体和薄壳的约束374

8.3.2.5 薄壳模型约束实作375

8.3.2.6 坐标系约束实作377

8.3.2.7 圆周对称约束实作379

8.3.2.8 镜像对称约束实作381

8.3.2.9 多个约束集的问题383

8.3.3 定义载荷383

8.3.3.1 点载荷实作384

8.3.3.2 边载荷实作386

8.3.3.3 面载荷实作386

8.3.3.4 载荷的空间变化387

8.3.3.5 将方向／大小施加到载荷上391

8.3.3.6 压力载荷实作393

8.3.3.7 重力载荷实作394

8.3.3.8 轴承载荷实作397

8.3.3.9 离心载荷实作398

8.3.3.10 创建分布载荷实作398

8.2.3.11 创建全局温度载荷实作399

8.3.3.12 Thermal模式里的载荷399

8.4 理想化模型403

8.4.1 质量、弹簧和梁模型403

8.4.2 薄壳模型407

8.5 连接对412

8.5.1 刚性连接（Native模式）412

8.5.2 焊缝413

8.5.3 点焊（Native模式）417

8.5.4 紧固件（组件文件的Native模式下）418

8.5.5 界面420

8.5.6 刚性连接（FEM模式）420

8.5.7 受力连接（FEM模式）422

8.5.8 间隙（FEM模式）422

8.6 曲面区域和体积块区域424

习题427

第9章 灵敏度研究和优化分析（基本模式）429

9.1 分析的类型430

9.2 分析初步431

9.2.1 画出产品的简化轮廓431

9.2.2 增加分析区域（曲面区域）432

9.2.3 定义中间曲面433

9.2.4 指定材料性质434

9.2.5 施加约束434

9.2.7 定义静态分析436

9.2.6 施加载荷436

9.2.8 创建标准的设计研究439

9.2.9 热载荷和热力分析448

9.2.10 定义热力分析并结合应力分析450

9.2.11 检查分析的内容453

9.3 灵敏度分析与优化设计457

9.3.1 灵敏度分析和优化设计概论458

9.3.2 范例前言459

9.3.4 创建曲面区域和中间曲面460

9.3.3 准备模型460

9.3.5 创建材料、约束和载荷462

9.3.6 创建测量定义463

9.3.7 创建静态分析467

9.3.8 创建结果窗口467

9.3.9 创建设计参数定义469

9.3.10 创建局部灵敏度研究472

9.3.11 创建全局灵敏度477

9.3.12 优化分析480

9.3.13 运行批处理工作483

9.3.14 更新零件484

9.4 本章的重要心得485

习题487

第10章 其他类型的分析实例489

10.1 桥梁的分析490

10.1.1 分析初步490

10.1.2 改善梁截面设计500

10.1.3 参数定义、灵敏度研究和优化分析505

10.2 压缩机固定架的点焊接分析506

10.1.4 心得506

10.3 门闩的接触区域分析510

10.4 细长圆杆的屈曲分析515

10.5 活塞的疲劳分析519

10.6 大变形静态分析523

10.7 火箭引擎喷嘴的分析526

10.7.1 实作前的概念补充527

10.7.2 开始实作528

10.8 预应力静态分析534

10.9 预应力模态分析536

10.10 动态时域分析539

10.11 动态频域分析543

10.12 动态冲击分析546

10.13 随机振动分析548

10.14 Pro/MECHANICA的平面分析550

10.14.1 平面应力551

10.14.2 平面应变问题554

10.14.3 2D对称性556

习题557

第11章 总体范例再实作559

11.1 农用工具机的机构和结构分析560

11.1.1 组装出零冗余和零自由度的机构561

11.1.2 hanismasm.1创建载荷565

11.1.3 修正操作568

11.1.4 增加弹簧569

11.1.5 增加阻尼器571

11.1.6 提高级的分析571

11.1.7 后续的结构分析574

11.2.1 实作前的准备576

11.2 计算机钣金机箱的结构分析576

11.2.2 设计考虑577

11.2.3 创建分析模型和单位确认577

11.2.4 简化模型578

11.2.5 分析581

习题586

第12章 MECHANICA的FEM模式587

12.1 Pro/MECHANICA在FEM方面所采用的技术588

12.2 FEM模式实务588

12.3 操作修正和注意事项596

12.4 到ANSYS里继续操作598

12.5 本章重点心得602

习题603

第3篇 ADAMS和ANSYS605

第13章 ADAMS和ANSYS初步605

13.1 ADAMS简介606

13.2 Pro/Mechanism和ADAMS的转化实例608

13.2.1 实作前的注意事项和准备工作608

13.2.2 开始实作610

13.2.3 心得622

13.3 ADAMS的操作初步622

13.4 ANSYS简介628

13.5 ANSYS的操作初步632

13.6 结语641

习题642

附录A 本书范例光盘和服务方式643

A.1 本书范例光盘的内容和使用方法644

A.2 本书技术咨询的操作方式说明644