章概述
第2章逆向工程数字化数据测量设备
2.1逆向工程测量方法31-6
2.1.1接触式测量31-7
2.1.2非接触式测量31-8
2.2坐标测量机原理、结构与特点31-11
2.2.1坐标测量机原理31-11
2.2.2直角坐标测量机结构形式与特点31-13
2.2.3便携式关节臂坐标测量机结构形式与特点31-15
2.3坐标测量机主要生产商及部分产品31-15
2.4典型光学测量设备31-24
第3章逆向设计中的数据预处理
3.1测头半径补偿31-29
3.1.1拟合补偿法31-30
3.1.1.1B样条曲面补偿法31-30
3.1.1.2Kriging补偿法（参数曲面法）31-31
3.1.2直接计算法31-32
3.1.3三角网格法31-33
3.1.4半球测量法31-34
3.2数据的剔除31-35
3.3数据的平滑31-35
3.3.1数据平滑处理方法31-35
3.3.2数据平滑滤波方法31-35
3.4数据的拼合31-38
3.4.1数据拼合问题31-38
3.4.2基于三基准点对齐的数据拼合31-39
3.4.3多视数据统一31-40
3.4.4数据拼合的误差分析31-41
3.5数据的修补31-42
3.6数据的精简31-44
3.7数据的分割31-45
3.7.1点云数据分割方法31-46
3.7.2散乱数据的自动分割31-47
第4章三维模型重构技术
4.1曲线拟合造型31-50
4.1.1参数曲线的插值与拟合31-51
4.1.1.1参数多项式31-51
4.1.1.2数据点参数化31-51
4.1.1.3多项式插值曲线31-52
4.1.1.4最小二乘拟合31-52
4.1.2B样条曲线插值与拟合31-53
4.1.2.1B样条曲线插值31-53
4.1.2.2B样条曲线拟合31-53
4.2曲面拟合造型31-55
4.2.1有序点的B样条曲面插值31-55
4.2.1.1曲面插值的一般过程31-55
4.2.1.2双三次B样条插值曲面的反算31-56
4.2.2B样条曲面拟合31-58
4.2.2.1最小二乘曲面拟合31-58
4.2.2.2在规定精度内的曲面拟合31-58
4.2.3任意测量点的B样条曲面拟合31-58
4.2.3.1B样条曲线、曲面及最小二乘拟合定义31-58
4.2.3.2基本曲面参数化31-59
4.3曲线的光顺31-62
4.3.1能量光顺方法31-62
4.3.1.1能量法构造过程31-62
4.3.1.2迭代停止准则及方法31-63
4.3.2参数样条选点光顺31-63
4.3.3NURBS曲线选点光顺31-63
4.3.3.1曲线选点修改基本原理与光顺性准则31-63
4.3.3.2节点删除方法与光顺中的误差控制31-64
4.3.3.3曲线选点迭代光顺算法31-65
4.4曲面的光顺31-66
4.4.1网格法光顺31-66
4.4.2能量法光顺31-66
4.5曲线曲面编辑与曲面片重建方法31-67
4.5.1曲线的编辑31-67
4.5.2曲面的编辑31-67
4.5.3基于曲线的曲面片重建31-69
4.6模型重建质量与评价31-71
4.6.1工程曲面的分类31-71
4.6.2模型重建误差分析31-72
4.6.3曲线曲面的连续性与光顺性31-73
4.6.3.1曲线曲面的连续性31-73
4.6.3.2曲线曲面的光顺性31-74
4.6.4模型精度分析与评价31-75
4.6.4.1基于曲率的方法31-76
4.6.4.2基于光照模型的方法31-77
4.6.4.3任意点到曲面的距离31-77
第5章常用逆向工程设计软件
5.1逆向工程设计软件简介31-81
5.2GeomagicWrap软件31-81
5.2.1软件介绍31-81
5.2.2工作流程31-82
5.2.3基本功能31-82
5.2.4主要数据处理模块31-82
5.2.5主要特点31-82
5.3Geomagic DesignX软件31-84
5.3.1软件介绍31-84
5.3.2工作流程31-84
5.3.3基本功能31-84
5.3.4主要数据处理模块31-86
5.3.5主要特点31-87
5.4GeomagicControlX软件31-87
5.4.1软件介绍31-87
5.4.2工作流程31-87
5.4.3基本功能31-87
5.4.4主要数据处理模块31-88
5.4.5主要特点31-91
5.5UG/Imageware软件31-92
5.5.1软件介绍31-92
5.5.2工作流程31-92
5.5.3基本功能31-92
5.5.4主要数据处理模块31-94
5.5.5主要特点31-94
5.6Creo软件的逆向设计模块31-94
5.6.1软件介绍31-94
5.6.2扫描工具31-94
5.6.3小平面特征31-96
5.6.4重新造型31-97
5.7CATIA软件的逆向设计模块31-98
5.7.1软件介绍31-98
5.7.2工作流程31-98
5.7.3基本功能31-98
5.7.4主要数据处理模块31-99
5.7.5主要特点31-100
第6章逆向设计实例
6.1基于Geomagic Wrap的螺旋结构逆向设计31-101
6.1.1产品分析31-101
6.1.2点云的处理31-101
6.1.3多边形的处理31-102
6.1.4形状阶段处理31-104
6.1.5逆向结果的分析31-107
6.2基于Geomagic Design X的发动机叶轮模型逆向设计31-107
6.2.1叶轮模型领域划分与对齐摆正31-108
6.2.2叶轮基体的逆向设计31-109
6.2.3大小叶片的逆向设计31-110
6.2.4叶片阵列及叶轮缝合31-113
6.3基于Geomagic Control X的机车转向架构架焊接变形检测31-114
6.3.1点云预处理31-114
6.3.2点云与设计模型坐标系配准31-116
6.3.3检测结果分析31-117
6.4基于UG/Imageware的发动机气道逆向设计31-119
6.4.1输入和处理点云数据31-119
6.4.2模型重建31-121
6.5基于Creo的铸造件逆向设计31-124
6.5.1独立几何模块31-124
6.5.2扫描曲线的创建和修改31-124
6.5.3型曲线的创建和修改31-126
6.5.4型曲面的创建和修改31-126
6.5.5小平面特征31-126
6.5.6重新造型31-128
6.6基于CATIA的钣金件逆向设计31-129
6.6.1点云处理31-129
6.6.2创建空间曲线曲面31-131
6.6.3钣金件逆向品质分析31-135
参考文献31-136
第32篇数字化设计
章数字化设计技术概论
1.1数字化设计技术内涵32-3
1.1.1数字化设计技术的概念32-3
1.1.2数字化设计的主要内容32-4
1.1.3数字化设计的特点32-6
1.2数字化设计技术的相关技术32-7
1.2.1“工业4.0”与“中国制造2025”32-7
1.2.1.1“工业4.0”32-7
1.2.1.2“中国制造2025”32-8
1.2.2大数据、云计算和物联网技术32-8
1.2.2.1大数据32-8
1.2.2.2云计算32-9
1.2.2.3物联网技术32-10
1.2.3互联网32-11
1.2.4虚拟现实技术32-12
1.2.53D打印技术32-13
1.3数字化设计技术的发展趋势32-17
第2章数字化设计系统的组成
2.1数字化设计系统的组成32-18
2.2数字化设计系统的硬件系统32-18
2.2.1主机32-18
2.2.2内存储器32-19
2.2.3外存储器32-19
2.2.4输入输出装置32-19
2.2.4.1输入设备32-19
2.2.4.2输出设备32-20
2.2.5网络互联设备32-21
2.2.6硬件系统配置32-22
2.3数字化设计系统的软件系统32-22
2.3.1常用操作系统32-23
2.3.2数据库32-23
2.3.3支撑软件32-24
2.3.4程序设计语言32-25
2.3.5数字化设计典型软件32-26
2.4数字化设计系统的建立32-29
2.4.1数字化设计软件系统的开发流程32-29
2.4.2数字化设计系统软硬件的选型32-30
第3章计算机图形学基础
3.1概述32-33
3.1.1计算机图形学的研究内容32-33
3.1.2计算机图形学的应用领域32-33
3.1.3计算机图形系统的硬件设备32-34
3.2图形变换32-34
3.2.1二维图形的基本几何变换32-34
3.2.1.1恒等变换32-34
3.2.1.2比例变换32-35
3.2.1.3反射变换32-35
3.2.1.4错切变换32-36
3.2.1.5旋转变换32-37
3.2.1.6平移变换及齐次坐标32-37
3.2.2二维图形的组合变换32-38
3.2.2.1平面图形绕任意点旋转的变换32-38
3.2.2.2平面图形以任意点为中心的比例变换32-39
3.2.3三维图形的几何变换32-39
3.2.3.1平移变换32-39
3.2.3.2比例变换32-40
3.2.3.3旋转变换32-41
3.2.4正投影变换32-42
3.2.5复合变换32-43
3.2.5.1主视图变换矩阵32-44
3.2.5.2俯视图变换矩阵32-44
3.2.5.3左视图变换矩阵32-44
3.2.5.4三视图变换矩阵应注意的问题32-44
3.2.6复合变换轴测图投影变换32-44
3.3三维物体的表示32-45
3.3.1曲线32-45
3.3.1.1参数曲线32-45
3.3.1.2Hermite曲线32-46
3.3.1.3Bezier曲线32-46
3.3.1.4B样条曲线32-47
3.3.1.5非均匀有理B样条曲线（NURBS）32-48
3.3.2曲面32-48
3.3.2.1Coons曲面32-48
3.3.2.2Bezier曲面32-49
3.3.2.3B样条曲面32-49
第4章产品的数字化造型
4.1概述32-50
4.2形体在计算机内部的表示32-50
4.2.1几何信息和拓扑信息32-50
4.2.2形体的定义及表示形式32-50
4.3线框造型系统32-51
4.4曲面造型系统32-52
4.5实体造型系统32-54
4.5.1实体造型的定义32-54
4.5.2构建实体几何模型（CSG）32-54
4.5.3边界表示几何模型（B-Rep）32-55
4.5.4空间位置枚举法（spatial occupancyenum eration）32-55
4.5.5实体空间分解枚举（八叉树）表示法(spatial partitioning representations)32-55
4.5.6扫描表示法（sweep representations）32-56
4.6基于特征的实体造型32-56
4.6.1特征造型的定义32-56
4.6.2特征的分类32-57
4.6.3特征造型技术的实施32-57
4.6.4特征造型的优点32-57
4.6.5参数化造型32-57
4.6.6参数化特征造型系统32-58
4.7装配造型32-58
4.7.1装配造型的功能32-58
4.7.2装配浏览32-58
4.7.3装配模型的使用32-59
第5章计算机辅助设计技术
5.1概述32-60
5.1.1CAD技术的内涵32-60
5.1.2CAD技术的特点与应用32-61
5.1.2.1CAD技术的特点32-61
5.1.2.2CAD技术的应用32-61
5.2CAD图形标准32-62
5.2.1计算机图形接口和图形元文件32-62
5.2.1.1计算机图形接口（CGI）32-63
5.2.1.2计算机图形元文件（CGM）32-63
5.2.2计算机图形软件标准32-64
5.2.2.1GKS标准（GKS和GKS-3D）32-64
5.2.2.2PHIGS标准（程序员层次交互图形系统）32-66
5.2.2.3OpenGL标准（开放图形库）32-67
5.2.3产品数据交换标准32-73
5.2.3.1DXF（图形交换文件）32-74
5.2.3.2IGES（初始图形交换规范）32-77
5.2.3.3STEP（产品模型数据交换标准）32-83
5.3工程数据的计算机处理32-86
5.3.1数表的程序化32-86
5.3.1.1数表的存储32-86
5.3.1.2一元数表的查取方法32-87
5.3.1.3二元数表的查取方法32-88
5.3.1.4数表的公式化32-90
5.3.2线图的程序化32-91
5.3.3建立数据文件32-92
5.3.4数表的数据库管理32-93
5.3.4.1数据库系统简介32-93
5.3.4.2数据库管理系统在CAD中的应用32-93
5.3.5工程数据库32-94
5.3.5.1工程数据库的概念32-94
5.3.5.2工程数据库的特点32-94
5.4CAD软件工程技术32-95
5.4.1软件工程的基本概念32-96
5.4.2CAD应用软件开发32-97
5.4.3软件开发流程32-97
5.4.4CAD软件的文档编制规范32-100
5.4.4.1可行性研究报告32-100
5.4.4.2项目开发计划32-101
5.4.4.3软件需求说明书32-101
5.4.4.4数据要求说明书32-101
5.4.4.5概要设计说明书32-101
5.4.4.6详细设计说明书32-102
5.4.4.7测试计划32-102
5.4.4.8测试分析报告32-102
5.4.4.9项目开发总结报告32-102
第6章有限元分析技术
6.1弹性力学基础32-103
6.1.1弹性力学的主要物理量32-103
6.1.2弹性力学的基本方程32-104
6.1.3弹性力学问题的主要解法32-105
6.2有限元法基础32-105
6.2.1有限元法的基本思想32-105
6.2.2有限元法的基本步骤32-106
6.2.3常用单元的位移模式32-107
6.2.4非节点载荷的移置32-108
6.2.5有限元分析应注意的问题32-109
6.2.6有限元法的应用32-109
6.3各类问题的有限元法32-110
6.3.1平面问题的有限元法32-110
6.3.2轴对称问题的有限元法32-117
6.3.3杆件系统的有限元法32-117
6.3.4空间问题的有限元法32-120
6.3.5等参数单元32-123
6.3.6板壳问题的有限元法32-126
6.3.6.1平板弯曲问题的有限元法32-126
6.3.6.2壳体弯曲问题32-128
6.3.7稳态热传导问题的有限元法32-129
6.3.8动力学问题的有限元法32-131
6.3.8.1质量矩阵与阻尼矩阵32-132
6.3.8.2直接积分法32-133
6.3.8.3振型叠加法32-133
6.3.8.4大型特征值问题的解法32-134
6.3.8.5缩减系统自由度的方法32-134
6.3.9材料非线性问题的有限元法32-135
6.3.9.1材料非线性本构关系32-135
6.3.9.2弹塑性增量分析有限元格式32-136
6.3.9.3非线性方程组的解法32-136
6.3.10几何非线性问题的有限元法32-136
6.3.10.1大变形情况下的应变和应力32-136
6.3.10.2几何非线性问题的表达格式32-138
6.3.10.3大变形条件下的本构关系32-139
6.3.10.4几何非线性问题的求解方法32-139
6.4有限元分析算例32-140
6.4.1结构线性静力分析算例32-140
6.4.1.1平面问题的有限元分析32-140
6.4.1.2桁架和梁的有限元分析32-143
6.4.1.3多体装配有限元分析32-145
6.4.1.4静力学分析综合应用实例——矿井提升机主轴装置静力学分析32-147
6.4.1.5静力学分析综合应用实例——材料非线性有限元分析32-152
6.4.2结构线性动力学分析算例32-155
6.4.2.1模态分析32-155
6.4.2.2瞬态分析32-159
6.4.2.3热分析32-162
6.4.2.4流体动力学分析32-169
6.4.3结构疲劳分析算例32-180
6.4.4结构优化设计算例32-186
6.4.4.1优化设计32-186
6.4.4.2拓扑优化32-193
6.4.5耦合场分析算例32-195
6.4.6电磁分析算例32-204
6.4.7注塑分析算例（Moldflow）32-215
6.4.7.1问题描述32-215
6.4.7.2分析过程32-215
6.4.7.3设定分析参数32-218
6.4.7.4后处理32-220
6.4.7.5工艺优化32-222
第7章并行工程技术
7.1并行工程的内涵32-227
7.1.1并行工程的产生背景32-227
7.1.2并行工程的概念32-227
7.1.3并行工程的主要特点32-228
7.2并行工程的实质及其过程32-228
7.3并行工程原理32-229
7.4并行工程的体系结构32-230
7.5并行工程关键技术及关键要素32-231
7.5.1并行工程的关键技术32-231
7.5.2并行工程的关键要素32-232
7.6并行工程的并行化途径32-233
7.7并行工程研究热点32-234
7.8并行工程的发展趋势32-235
7.9并行工程应用案例32-235
7.9.1波音777并行设计工程实例32-235
7.9.2并行工程在重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司中的应用32-237
第8章虚拟样机技术
8.1虚拟样机及虚拟样机技术内涵32-240
8.1.1虚拟样机32-240
8.1.2虚拟样机技术32-241
8.1.3虚拟样机技术实现方法32-242
8.2虚拟样机技术体系32-243
8.2.1虚拟样机系统的体系结构32-243
8.2.2虚拟样机技术建立的基础32-244
8.2.3系统总体技术32-245
8.2.4建模技术32-245
8.2.4.1虚拟样机建模的特点32-245
8.2.4.2虚拟样机建模技术的核心32-245
8.2.4.3虚拟样机建模的实现方法32-247
8.2.4.4虚拟样机建模技术应用实例32-248
8.2.5虚拟样机协同仿真技术32-250
8.2.5.1虚拟样机协同仿真技术的实现32-250
8.2.5.2协同仿真实例32-250
8.2.6虚拟样机数据管理技术32-251
8.2.7其他相关技术32-253
8.2.8虚拟样机结构分析实例32-255
8.3虚拟样机技术的工业应用32-257
8.3.1虚拟样机技术在产品全生命周期中的应用32-257
8.3.1.1需求分析及概念设计阶段32-257
8.3.1.2初步设计阶段32-258
8.3.1.3详细设计阶段32-259
8.3.1.4测试评估阶段32-259
8.3.1.5生产制造及使用维护阶段32-260
8.3.2虚拟样机技术的工业应用实例32-260
8.3.2.1德国宝马汽车公司（BMW）32-260
8.3.2.2德国大众汽车公司（Volkswagen）32-261
8.3.2.3EDO Marine and Aircraft Systems公司（EDO）32-262
参考文献32-264

《现代机械设计手册》第二版单行本共20个分册，涵盖了机械常规设计的所有内容。各分册分别为：《机械零部件结构设计与忌》《机械制图及精度设计》《机械丁程材料》《连接件与紧固件》《轴及其连接件设计》《轴承》《机架、导轨及机械振动设计》《弹簧设计》《机构设计》《机械传动设计》《减速器和变速器》《润滑和密封设计》《液力传动设计》《液压传动与控制设计》《气压传动与控制设计》《智能装备系统设计》《丁业机器人系统设计》《疲劳强度可靠性设计》《逆向设计与数字化设计》《创新设计与绿色设计》。
本书为《逆向设计与数字化设计>〉，主要介绍了逆向工程数字化数据测量设备、逆向设计中的数据预处理、=维模型重构技术、常用逆向工程设计软件、逆向设计实例；数字化设计技术概论、数字化设计系统的组成、计箅机图形学基础、产品的数字化造型、计算机辅助设计技术、有限元分析技术、并行工程技术、虚拟样机技术等。本书可作为机械设计人员和有关工程技术人员的工具书，也可供高等院校相关专业师生参考。