内容简介

      本教材是根据教育部《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的改革精神，围绕卓越工程师教育培养计划目标，为适应具有国际竞争能力的工程人才培养的需要而编写的。目前高校使用的机械设计三维软件教程过于侧重软件操作而忽略了机械设计过程的训练，且版本普遍较低，难以适应现代机械工业对人才设计能力的要求。本书第1～10章详细介绍了UG NX 9.0建模基础知识，第11章通过实例介绍产品零件有限元分析及运动仿真的基础知识。针对机械设计教学的需要，第12章系统阐述了最基本的一级圆柱齿轮减速器的设计过程，使学生系统掌握机械设计过程和软件的使用技巧。

读者对象

    本教材可作为高等学校机械类及相关专业“机械三维设计”课程教材，也可供UG NX软件爱好者自学和工程技术人员参考使用。

目    录

第1章UG NX 9.0设计基础
1.1  NX应用初探
1.1.1  NX操作界面简介1
1.1.2实例：启动UG NX 9.0   2
1.1.3实例：UG NX 9.0的文件操作5
1.1.4鼠标与键盘的使用8
1.2视图的运用8
1.2.1观察模型的方法9
1.2.2模型的显示方式9
1.2.3模型的查看方向9
1.2.4模型视图的新建布局10
1.3图素的选择方式11
1.3.1利用【类选择】对话框11
1.3.2利用【选择】工具条13
1.4使用角色13
1.4.1默认角色13
1.4.2角色的创建、修改与保存14
1.5层操作15
1.5.1层的设置16
1.5.2层的分类17
1.5.3移动至层18
练习题18
第2章基本实体的构建20
2.1基于特征的建模20
2.1.1基于特征的实体建模过程20
2.1.2部件导航器的功能21
2.2  NX的常用工具23
2.2.1点构造器23
2.2.2实例：创建点——捕捉方式24
2.2.3实例：创建点——运用两点之间25
2.2.4矢量构造器26
2.2.5工作坐标系27
2.2.6实例：操纵工作坐标系29
2.3基本体素特征31
2.3.1长方体31
2.3.2圆柱32
2.3.3圆锥33
2.3.4球33
2.4布尔操作35
2.4.1实例：求和35
2.4.2实例：求差36
2.4.3实例：求交36
2.4.4布尔错误报告37
2.4.5实例：建立基本体素，练习放置、旋转工作坐标38
练习题41
第3章参数化草图建模43
3.1草图概述43
3.1.1草图与层43
3.1.2使用草图的目的和时间43
3.1.3草图创建步骤43
3.2创建和进入草图44
3.2.1创建草图44
3.2.2进入现有草图46
3.2.3退出草图46
3.3绘制基本几何图形46
3.3.1创建轮廓曲线47
3.3.2辅助线47
3.3.3实例：创建基本草图47
3.3.4创建直线49
3.3.5创建圆弧50
3.3.6创建圆51
3.3.7创建派生线条51
3.3.8快速裁剪52
3.3.9快速延伸52
3.3.10制作拐角52
3.3.11圆角53
3.3.12矩形54
3.3.13正多边形54
3.3.14艺术样条55
3.4草图约束55
3.4.1几何约束56
3.4.2实例：添加约束58
3.4.3显示所有约束60
3.4.4显示/移除约束61
3.4.5尺寸约束62
3.4.6转换为参考的/激活的65
3.4.7智能约束设置66
3.4.8实例：绘制定位板草图67
3.5草图操作69
3.5.1镜像曲线69
3.5.2实例：绘制槽轮零件图70
3.5.3实例：添加现有曲线到草图72
3.5.4实例：投影曲线——绘制加强筋73
3.5.5偏置曲线75
3.6草图管理76
3.6.1定向视图到草图76
3.6.2定向视图到模型76
3.6.3实例：重新附着草图76
3.7草图预设置78
3.7.1【草图样式】选项卡设置78
3.7.2【会话设置】选项卡设置80
练习题81
第4章创建扫描特征85
4.1扫描特征概述85
4.1.1扫描特征的类型85
4.1.2选择线串86
4.1.3实例：定义扫描区域87
4.2拉伸89
4.2.1拉伸概述89
4.2.2实例：使用选择意图完成拉伸90
4.2.3实例：带拔模的拉伸91
4.2.4实例：非正交的拉伸93
4.2.5实例：带偏置的拉伸94
4.3回转96
4.3.1回转概述96
4.3.2实例：建立回转体96
4.4沿引导线扫掠97
4.4.1沿引导线扫掠概述97
4.4.2实例：沿引导线扫掠98
4.5扫掠994.5.1扫掠概述99
4.5.2实例：扫掠100
练习题101
第5章仿真粗加工的设计特征104
5.1创建孔特征104
5.1.1实例：创建通用孔104
5.1.2实例：创建螺钉间隙孔105
5.2有预定义的设计特征106
5.2.1选择放置面107
5.2.2选择水平参考107
5.2.3定位成形特征107
5.2.4凸台的创建112
5.2.5腔体的创建112
5.2.6垫块的创建113
5.2.7键槽的创建113
5.2.8槽的创建115
5.2.9实例：创建连接件117
练习题120
第6章创建基准特征123
6.1创建基准平面123
6.1.1实例：创建固定基准平面123
6.1.2实例：创建相对基准平面124
6.2创建基准轴129
6.2.1固定基准轴129
6.2.2实例：创建相对基准轴129
6.2.3实例：通过基准特征建模131练习题133
第7章仿真精加工过程的特征135
7.1边缘操作135
7.1.1边倒圆概述135
7.1.2实例：恒定的半径倒圆136
7.1.3实例：变半径倒圆138
7.1.4实例：拐角回切140
7.1.5实例：拐角突然停止141
7.1.6倒斜角概述143
7.1.7实例：创建倒斜角144
7.2面操作146
7.2.1拔模概述146
7.2.2实例：创建从平面拔模147
7.2.3实例：创建从边拔模148
7.2.4实例：创建与多个面相切拔模149
7.2.5实例：为分型边缘创建拔模150
7.2.6实例：创建基本双侧体拔模151
7.2.7实例：创建底切拔模153
7.3体操作154
7.3.1实例：抽壳155
7.3.2实例：创建缩放体156
7.3.3创建修剪体特征158
7.3.4实例特征概述158
7.3.5实例：创建矩形阵列160
7.3.6实例：圆形阵列161
7.3.7实例：创建镜像特征162
练习题163
第8章表达式与部件族166
8.1表达式概述166
8.1.1表达式的概念166
8.1.2表达式的类型166
8.1.3实例：创建和编辑表达式167
8.1.4实例：创建抑制表达式170
8.2部件族172
8.2.1实例：创建部件族172
8.2.2实例：为装配添加一个标准零件175
练习题176
第9章装配建模178
9.1装配概念178
9.1.1术语定义178
9.1.2创建装配体的方法179
9.1.3装配主菜单、工具条与快捷菜单179
9.1.4装配导航器180
9.1.5载入选项181
9.1.6引用集的概念182
9.1.7实例：建立新的引用集182
9.2从底向上设计方法185
9.2.1添加已存零部件到装配中185
9.2.2在装配中定位组件187
9.2.3实例：从底向上设计装配组件190
9.2.4组件阵列概述194
9.2.5实例：创建组件阵列195
9.2.6装配爆炸视图概述201
9.2.7实例：创建爆炸视图202
9.3装配上下文设计与WAVE技术203
9.3.1自顶向下设计方法203
9.3.2  WAVE几何链接技术204
9.3.3链接几何对象类型204
9.3.4时间标记设置205
9.3.5实例：WAVE技术及装配上下文设计205
练习题207
第10章工程图的构建209
10.1工程图概述209
10.1.1主模型的概念209
10.1.2  UG工程制图流程210
10.2工程图的管理210
10.2.1新建图纸页210
10.2.2打开图纸页210
10.2.3删除图纸页211
10.2.4编辑图纸页211
10.3视图操作211
10.3.1实例：添加基本视图、投影视图212
10.3.2实例：创建局部放大视图213
10.3.3实例：创建断开视图214
10.3.4实例：定义视图边界——创建局部视图215
10.3.5移动/复制视图217
10.3.6对齐视图217
10.3.7实例：视图相关编辑218
10.4创建剖视图219
10.4.1实例：创建全剖视图220
10.4.2实例：创建阶梯剖视图、阶梯轴测剖视图222
10.4.3实例：创建半剖视图224
10.4.4实例：创建旋转剖视图226
10.4.5实例：创建展开剖视图227
10.4.6实例：创建局部剖视图228
10.4.7装配图剖视230
10.5工程图的标注与编辑233
10.5.1实例：创建中心线233
10.5.2实例：创建尺寸标注235
10.5.3实例：创建文本注释238
10.5.4实例：创建形位公差标注239
10.5.5实例：标注表面粗糙度符号241
10.6制图模块参数预设置243
10.6.1制图标准的概念243
10.6.2制图参数预设置243
10.6.3视图参数预设置244
10.6.4注释参数预设置245
10.6.5剖切线样式设置248练习题249
第11章CAE模型分析251
11.1模型分析概述251
11.1.1高级仿真介绍251
11.1.2高级仿真文件结构252
11.1.3高级仿真工作流程253
11.2实例：连杆的线性静态分析254
11.3实例：螺旋桨的疲劳分析258
11.4实例：四连杆机构运动仿真264
11.5实例：挖掘机模型运动仿真269
练习题277
第12章工业设计实例——减速器设计279
12.1减速器零部件建模设计279
12.1.1箱体造型设计279
12.1.2主动轴造型设计286
12.1.3从动轴齿轮造型设计288
12.2减速器虚拟装配设计290
12.3减速器关键零部件力学性能分析与结构优化293
12.3.1箱体的力学分析293
12.3.2从动轴的力学分析295
12.4减速器运动仿真297
参考文献300

前    言

    目前高校使用的机械设计三维软件教程过于侧重软件操作而忽略了机械设计过程的训练，且版本普遍较为低，难以适应现代机械工业对人才设计能力的要求。本书在详细介绍了UG NX建模基础知识后，针对机械设计教学的需要，系统阐述了最基本的一级圆柱齿轮减速器的设计过程，并介绍了产品零件有限元分析及运动仿真的基础知识，使学生能够系统地掌握机械设计过程和软件的使用技巧。作者在多年的教学实践中总结机械工程人才的培养要求和现代工业企业对工程师素质能力的需要，系统地整理UG NX 9.0的内容体系构架，适时恰当地加入现代工业设计的案例，同时融入与工程实践相关的设计性问题并提供优化设计的全部过程，使得学生不仅具有扎实的机械三维软件设计基础，同时具有从事现代机械工业设计的基本能力，成为名符其实的机械设计卓越工程师。本书是根据教育部《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的改革精神，围绕卓越工程师教育培养计划目标，为适应具有国际竞争能力的工程人才培养的需要而编写的。本书详细介绍了UG NX 9.0的常用功能，注重实际应用和技巧训练相结合。本书共分为12章，第1~10章详细介绍了NX软件基本的建模功能，第11章通过实例介绍了UG NX 9.0有限元分析及运动仿真功能，第12章系统阐述了最基本的一级圆柱齿轮减速器的设计过程。各章主要内容如下：第1章介绍了UG NX 9.0的界面内容和视图的运用，为设计的入门内容。第2章为基本实体的构建，包括基本特征的构建、基本体素建模和布尔运算等。第3章为参数化草图建模，详细讲解了UG NX 9.0中草图的应用。第4章为扫描特征的创建，包括拉伸、回转和扫掠的使用。第5章为创建设计特征，包括创建孔特征和建立凸台、腔体、键槽等。第6章讲解了基准的建立，展示了基准面和基准轴的各种创建方式。第7章为创建细节特征，表现了倒角、倒圆的设置，还有抽壳、拔模的应用，以及镜像特征和阵列特征的使用。第8章为表达式与部件族，包括创建和编辑表达式、创建抑制表达式和部件族。第9章为装配建模，包括建立装配体模型，从底向上设计方法和装配上下文设计。第10章为创建工程图，主要讲解了工程图的管理、剖视图的创建、工程图的标注与编辑等内容。第11章为CAE分析，通过静态分析、疲劳分析、运动仿真等方面的实例来讲解UG NX 9.0的高级仿真模块内容，也使读者对UG NX有其他角度的认识和理解。第12章以工业生产中常见的减速箱为例，展示了从设计零部件到装配体，再到力学分析和运动仿真，讲解了工业生产中常用的设计流程，可使读者感受到作为现代工业产品设计人员工作的基本内容和成就感。本书由山东理工大学于文强和杜泽生、华北水利水电大学范素香、山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂单潇辰、柳州职业技术学院关来德、河北建筑工程学院张兰娣等多位高校教师和企业一线工程师合作编写，由上海交通大学产品生命周期管理学院培训中心郑维明担任主审。在书稿的整理过程中，张天宇、雷岩、李含珍、于明智也做了大量的工作，在此表示衷心的感谢！尽管我们为本书付出了十分的心血和努力，但书中仍存在一些疏漏和欠妥之处，恳请读者多提宝贵意见。本书编写组QQ群：39024033，用于专业教师同行探讨问题、研究教学方法、交流教学资源，同时为本书提供课件下载。本书实例源文件及素材可登录华信资源教育网（wwwhxeducomcn）免费下载，或通过扫描位于封底的二维码下载。
    编者
2014年11月于稷下

作者介绍

    于文强，山东理工大学副教授，从事机械设计制造及其自动化专业教学，获得机械设计工程师证书。中国机械工程学会会员。