适读人群 ：《齿轮机构三维CAD/CAE实用教程》可以作为高等学校工科类机械设计制造及其自动化、机械电子工程、汽车服务工程等专业教材，也可作为供机电类职业技能培训教材，还可供机电行业广大工程技术人员参考。
　　★理论与实践密切结合
　　全书包含大量工程设计案例，帮助读者掌握诀窍，举一反三。
　　★ 易错之处，重点指出
　　重点对各类齿轮的三维数字化设计方法及设计分析过程中容易出现失误的多个细节做详细阐述。
　　★ 设计案例多种实现方法，可供读者选用
　　设计案例主要由CATIA V5R21软件、Creo3.0软件和NEXT8.0软件实现。

　　《齿轮机构三维CAD/CAE实用教程》是一本介绍齿轮传动数字化设计及其机构运动仿真和结构有限元仿真分析的专业图书。全书分为8章，包括齿轮机构设计概论、圆柱齿轮设计、圆锥齿轮设计、蜗杆蜗轮设计、非圆齿轮设计、齿轮机构装配设计、齿轮机构运动仿真和齿轮机构的力学分析及有限元仿真，各章节内容均包含大量的工程设计案例。本书重点对各类齿轮的三维数字化设计方法及设计过程中容易出现失误的多个细节做了细致入微的阐述，同时还对装配体设计机构运动仿真及有限元结构分析等做了较为详尽的介绍。

　　齐从谦，同济大学教授，博士生导师，长期从事机械理论和机械设计方面的教学和科研工作。发表学术论文百余篇，出版著作12部。

前言
第1章 齿轮机构设计概论
1.1 齿轮在机械产品中的重要地位
1.2 齿轮传动的特点
1.3 齿轮传动的分类
1.4 渐开线生成的基本原理及在CAD 中的实现
1.4.1 渐开线生成的基本原理及性质
1.4.2 在CAD 环境中构造渐开线
习题1
第2章 圆柱齿轮设计
2.1 圆柱齿轮设计概述
2.2 标准直齿圆柱齿轮设计
2.2.1 标准直齿圆柱齿轮的基本参数
2.2.2 标准直齿圆柱齿轮的设计方法
2.2.3 内啮合圆柱齿轮设计
2.3 斜齿圆柱齿轮设计
2.3.1 斜齿圆柱齿轮的工作原理
2.3.2 斜齿圆柱齿轮的设计过程
2.3.3 人字齿轮的设计
习题2
第3章 圆锥齿轮设计
3.1 圆锥齿轮设计概述
3.1.1 圆锥齿轮的特点及分类
3.1.2 圆锥齿轮齿廓曲面的形成和当量齿轮
3.2 直齿圆锥齿轮设计
3.2.1 直齿圆锥齿轮的设计参数
3.2.2 创建直齿圆锥齿轮三维实体模型
3.3 弧齿锥齿轮的设计
3.3.1 弧齿锥齿轮的基本概念
3.3.2 弧齿锥齿轮设计举例
习题3
第4章 蜗杆蜗轮设计
4.1 蜗杆、蜗轮传动的特点及分类
4.1.1 蜗杆蜗轮传动的特点
4.1.2 蜗杆的分类
4.2 蜗杆设计实例
4.2.1 蜗杆的主要设计参数
4.2.2 蜗杆设计的方法和步骤
4.2.3 多头蜗杆的设计方法
4.3 蜗轮设计实例
4.3.1 蜗轮的主要设计参数
4.3.2 蜗轮设计的方法和步骤
习题4
第5章 非圆齿轮传动设计
5.1 非圆齿轮设计概述
5.1.1 非圆齿轮机构的特点和功用
5.1.2 椭圆齿轮的工作原理和节曲线求解
5.2 椭圆齿轮设计实例
5.2.1 椭圆齿轮设计思路
5.2.2 椭圆齿轮主参数计算
5.2.3 椭圆齿轮设计的CATIA 实现
习题5
第6章 齿轮机构装配设计
6.1 装配设计综述
6.1.1 产品装配模型的层次结构
6.1.2 虚拟装配技术的优点和过程
6.1.3 CATIA 装配设计基本工具
6.2 两级蜗杆/蜗轮及齿轮传动减速器装配设计
6.2.1 两级减速器的结构组成
6.2.2 两级减速器部件装配
6.2.3 两级减速器的总装配
6.3 齿轮机构中的箱体设计
6.3.1 箱体设计的规划和布局
6.3.2 箱体的总体设计
6.3.3 下箱体的进一步设计
6.3.4 上箱体的进一步设计
6.3.5 端盖设计举例
6.4 汽车差速机构总成装配设计
6.4.1 差速机构总成装配思路
6.4.2 差速机构各子组件的装配
6.4.3 差速器组件的总装配
习题6
第7 章 齿轮机构运动仿真
7.1 齿轮运动仿真概述
7.1.1 机构运动仿真的意义
7.1.2 CATIA V5R21 的机构运动仿真环境
7.1.3 机构运动仿真基础知识
7.2 二级齿轮传动机构的运动仿真
7.2.1 二级齿轮传动机构的运动仿真前处理
7.2.2 二级齿轮传动机构的运动模拟
7.3 汽车差速机构运动仿真分析
7.3.1 汽车差速器的基本原理及运动关系
7.3.2 主减速器运动仿真
7.3.3 差速轮系的装配及运动关系
7.3.4 差速机构总成的运动仿真
7.4 锻压机床椭圆齿轮传动急回机构运动仿真
7.4.1 锻压机床急回机构的工作原理及结构模型
7.4.2 基于Creo3.0 的椭圆齿轮急回机构运动仿真
习题7
第8 章 齿轮机构的力学分析及有限元仿真
8.1 齿轮和齿轮轴的力学分析
8.1.1 标准直齿圆柱齿轮的力学分析
8.1.2 齿轮轴的力学分析
8.2 有限元分析的基础知识
8.2.1 有限元分析简介
8.2.2 有限单元法及其基本术语
8.2.3 有限元分析的基本流程和应用领域
8.3 CATIA V5R21 有限元仿真的工具和步骤
8.3.1 CATIA V5R21 有限元仿真的主要工具
8.3.2 CATIA V5R21 有限元仿真分析步骤
8.4 齿轮和齿轮轴有限元仿真实例
8.4.1 标准直齿圆柱齿轮的有限元仿真
8.4.2 齿轮轴的静态有限元仿真分析
参考文献

　　2015年3月5日，国务院总理李克强在第十二届全国人民代表大会第三次会议上所做的政府工作报告中，明确提出了实施创新驱动发展战略，实现制度创新、科技创新和制造创新的伟大目标。而制造创新的具体内涵就是要实施“中国制造2025”，走新型工业化的道路，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国。这是我国政府在制造业领域务实求新，努力向德国的工业4.0及美国的CPS转型的重大举措。德国的工业4.0及美国的CPS的核心要义就是制造业应能实现基于数据分析的转型和延伸性服务。新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点，这正是当前工业发展的大趋势。
　　创新创造关键在人，作为培养新一代工程技术人才的我国高等工科教育，应该紧跟这一大好形势，为工业化与信息化的深度融合培养出一大批具有创新能力的实用型工程技术人才。为此，本书作者在长期使用和讲授国外多款高端CAD软件的基础上，在中国电力出版社的支持下，以机械产品中最常用的齿轮机构为专题，编写了这本《齿轮机构三维CAD/CAE实用教程》。
　　随着经济全球化、信息一体化的快速发展，尤其是三维CAD技术的深化应用，PLM（ProductLife-circleManagement，产品全生命周期管理）的制造理念和MBD（ModelBasedDefinition，基于模型定义）的数字化设计与制造技术及数据分析应用已经成为制造业信息化的发展趋势，也正是“中国制造2025”应有之要义。编写本书的指导思想就是以PLM理念和MBD技术为引导，强调机械原理、机械设计、机械制造工艺等基础理论知识与计算机软件和网络技术的融合，综合运用在机械制图、AutoCAD、材料力学、机械原理、机械设计、课程设计及三维建模技术（CATIA）等先修课程中所学到的基本理论、知识和方法，注重理论与实践的密切结合，突出创新意识和创新设计能力的提高，切实培养具有实际应用能力和创新能力的实用型技术人才。
　　齿轮机构虽然是一种典型、传统的机械产品，但它在机电、汽车、航空及船舶等各个行业内起到了举足轻重、不可或缺的关键作用。本书将采用全新的设计理念和动态分析方法对这一传统的机械产品进行新的诠释，对各类齿轮机构进行系统化的组织，并以大量的工程设计实践作为教学案例，具体地介绍各类齿轮机构和齿轮产品的设计过程和机构运动仿真及结构有限元仿真分析的方法。特别在解决问题的方式方法上注重对学生实际应用能力的培养，以帮助读者明确设计意图，理清设计思路，掌握设计诀窍，举一反三，灵活应用。
　　本书的编撰是以渐开线齿轮传动为主线，以CATIAV5R21软件为支撑而成书的，所以大多数零件和产品的设计都是采用CATIAV5R21软件创建。为了使本书所介绍的内容在软件使用方面更具有可推广和可复制性，有些章节也插入了使用PTC公司的Creo3.0软件及SIEMENS公司的Next8.0软件实现的方法和过程，以供更多读者的使用与参考。
　　全书共分为8章，各章的主要内容如下：
　　第1章齿轮机构设计概论，介绍了齿轮机构的分类、特点及应用场合等基本知识，并着重介绍了渐开线齿轮的齿形轮廓生成的方法。
　　第2章圆柱齿轮设计，其中包括直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮，这是齿轮设计的最基本的内容，也是进一步设计其他类型齿轮的基础。
　　第3章圆锥齿轮设计，包括直齿圆锥齿轮和弧齿圆锥齿轮两大类型。
　　第4章蜗杆蜗轮设计，主要介绍以阿基米德蜗杆为代表的蜗杆蜗轮传动机构的设计方法。
　　第5章非圆齿轮传动设计，从数学物理方程中的第二类完全椭圆积分出发，导出了以椭圆齿轮为代表的非圆齿轮节曲线的创建公式，以及使用CAD软件构造标准椭圆齿轮渐开线齿廓的方法和技巧。
　　第6章齿轮机构装配设计，介绍在CATIAV5R21的装配环境下齿轮机构的装配设计方法和过程。
　　第7章齿轮机构运动仿真，分别以二级齿轮减速机构、汽车差速机构和锻压机床椭圆齿轮急回机构为例介绍了齿轮机构运动仿真的方法和技巧。
　　第8章齿轮机构的力学分析及有限元仿真，具体介绍了齿轮传动中齿轮和齿轮轴的受力分析和强度计算方法，并以单个齿轮和装载齿轮的轴为例，详细地介绍了齿轮及轴的有限元结构分析仿真的方法和步骤。
　　本书由同济大学齐从谦教授任主编，上海师范大学天华学院何燕讲师任副主编，参加编写的还有同济大学王士兰副教授。齐从谦负责编写并完成第2～6各章内容，何燕编写并完成第8章的内容，王士兰编写并完成第1章和第7章的内容，全书统稿工作由齐从谦完成。上海师范大学天华学院李文静老师对全书各章的内容进行了仔细认真地校对，作者特致以真诚的谢意。
　　本书内容充实、全面，组织编排合理。全书最大的特色是科学、严谨地介绍了各类渐开线齿轮的齿廓曲线的创建方法，书中所引入的“当量齿轮”的概念对斜齿轮、锥齿轮、蜗轮及非圆齿轮的创建具有特别重要的理论意义和实践意义，也对当前不少出版物中关于齿轮设计中的种种谬误和不妥之处进行了更正。本书配有各章讲解和创建的实例及若干视频文件（AVI格式），供读者上机演练时参考使用。如有需要，可发邮件到315429517@qq.com说明。
　　本书重点突出，特色鲜明，书中具体内容和实例特为高等学校工科类机械设计制造及其自动化、机电一体化、汽车服务工程等专业的广大教师和学生度身定做。可以作为上述各类专业的课程设计和CAD实训教学用书，也可以作为机电类职业技术培训教材以及机电行业广大工程技术人员的参考用书。
　　由于编者水平有限，书中难免有错误和疏漏之处，敬请各校师生及广大读者给予批评指正。
　　编者