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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

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模拟数据的跨学科一致性 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

9.3.5项目流中的过程和应用 377

9.3.6集成虚拟概念开发中的产品知识 381

9.3.7虚拟概念车与基于知识的EDM的集成 382

9.4操作化EDM的分析和设计过程 384

参考文献 385