CATIA V5机械设计案例教程

目　录



第1章　catia v5概述　1

1.1　catia软件简介　1

1.2　catia v5的启动及用户界面　2

1.2.1　catia v5软件的启动　2

1.2.2　catia v5用户界面　4

1.2.3　catia v5用户界面的基本操作　4

1.2.4　定制工作台设计环境　7

1.2.5　通用工具栏　7



第2章　草图编辑器工作台　13

2.1　进入“草图编辑器”工作台　13

2.2　草图的绘制　15

2.2.1　草图工具栏　15

2.2.2　轮廓工具栏　17

2.3　选择工具栏　21

2.4　操作工具栏　22

2.4.1　圆角　22

2.4.2　倒角　22

2.4.3　重新限定　23

2.4.4　变换　24

2.4.5　3d几何图形工具条　27

2.5　草图的尺寸约束和几何约束　29

2.5.1　尺寸约束和几何约束的概念　29

2.5.2　约束的创建　31

2.6　草图分析　36

2.6.1　草图轮廓和约束状态　36

2.6.2　“草图求解状态”和“草图分析”工具　37

2.6.3　可视化工具条　41



第3章　草图绘制实例　43

3.1　草图绘制　43

3.2　实战练习　51



第4章　参考元素与基于草图的特征　55

4.1　参考元素　55

4.1.1　创建参考点　55

4.1.2　创建参考线　58

4.1.3　创建参考平面　61

4.2　基于草图特征　64

4.2.1　拉伸构型　65

4.2.2　旋转构型　73

4.2.3　扫略构型　75

4.2.4　放样构型　78

4.2.5　在实体上创建孔　83

4.2.6　在实体上创建加强肋　87

4.2.7　利用实体混合命令创建实体　89

4.2.8　三维实体创建的过程分析　91



第5章　二维视图与三维立体转换　92

5.1　三维立体的二维表达　92

5.2　特征视图与二维草图　96

5.3　读物体的二维视图　97

5.3.1　几个视图联系起来看，找出特征视图　97

5.3.2　分析特征视图中线框与线框之间的逻辑关系　98

5.3.3　读组合体的视图，构建三维模型　100

5.3.4　读切割体的视图，构建三维模型　102

5.3.5　物体构型的综合分析　104

5.3.6　物体构型练习　108

5.3.7　自测题　114



第6章　修饰特征、变换特征与布尔操作　115

6.1　修饰特征　115

6.1.1　倒圆角　115

6.1.2　倒角　120

6.1.3　拔模　121

6.1.4　盒体　124

6.1.5　增厚　125

6.1.6　外螺纹/内螺纹　125

6.1.7　移除面和替换面　126

6.2　变换特征　127

6.2.1　变换　127

6.2.2　镜像　130

6.2.3　阵列　130

6.2.4　缩放与仿射　133

6.3　布尔操作　134

6.3.1　插入新实体　134

6.3.2　零件几何体与几何体之间的布尔运算　135

6.3.3　布尔操作的综合应用　138

6.4　应用材料　140



第7章　一般零件的构型设计　141

7.1　轴套类零件的构型设计　141

7.1.1　轴类零件的构型设计　141

7.1.2　套类零件的构型设计　143

7.2　轮盘类零件的构型设计　145

7.2.1　轮类零件的构型设计　145

7.2.2　盘类零件的构型设计　147

7.3　叉架类零件的构型设计　149

7.3.1　叉类零件的构型设计　149

7.3.2　支架类零件的构型设计　152

7.3.3　箱壳类零件的构型设计　154

7.3.4　箱体类零件的三维构型　156



第8章　常用件、标准件设计　158

8.1　知识工程工具简介　158

8.1.1　创建参数　158

8.1.2　创建公式　161

8.1.3　创建法则(规则)　161

8.2　渐开线直齿圆柱齿轮的参数化建模　163

8.2.1　渐开线直齿圆柱齿轮齿廓曲面造型数学基础　164

8.2.2　渐开线直齿圆柱齿轮参数及公式　164

8.2.3　变拓扑结构直齿轮的半自动化快速数字建模方法　165

8.2.4　【实例】渐开线直齿圆柱齿轮参数化建模　165

8.3　圆柱螺旋弹簧参数化建模　174

8.3.1　圆柱弹簧参数及公式　174

8.3.2　【实例】圆柱弹簧建模　175

8.4　圆柱蜗杆参数化建模　177

8.4.1　阿基米德蜗杆参数及公式　178

8.4.2　【实例】阿基米德蜗杆参数化建模　178

8.5　深沟球轴承参数化建模　181

8.5.1　深沟球轴承参数及公式　182

8.5.2　深沟球轴承装配体文件　182

8.5.3　【实例】建立控制参数(模块)零件　182

8.5.4　【实例】建立外圈、内圈，一组钢球和保持架　183

8.5.5　轴承装配约束的施加　189



第9章　工程制图　191

9.1　工程制图工作台　191

9.1.1　进入工程制图工作台　191

9.1.2　选择图纸幅面　193

9.1.3　工程制图工作台界面　193

9.2　三维物体的二维视图表达　194

9.2.1　创建视图　194

9.2.2　创建剖视图　203

9.2.3　剖切面的分类　210

9.2.4　创建断面图　216

9.2.5　创建局部放大图和断裂画法　218

9.2.6　常用项目的属性说明　221

9.2.7　修改视图的投射方向及剖视图的剖切位置　224

9.3　二维视图上的尺寸标注与注释　227

9.3.1　手动标注尺寸　227

9.3.2　自动生成尺寸　231

9.3.3　尺寸要素的修改　234

9.3.4　标注尺寸公差　235

9.3.5　标注形位公差　236

9.3.6　标注表面粗糙度　238

9.3.7　文字注释　239

9.4　创建图框和标题栏　239

9.4.1　插入图框和标题栏　240

9.4.2　绘制图框和标题栏　241

9.5　部件装配图的创建　243

9.6　焊接图中焊缝的标注　248

9.6.1　焊接符号的标注　248

9.6.2　焊缝断面形状的创建　249



第10章　装配设计　250

10.1　装配设计工作台　250

10.1.1　进入装配设计工作台　250

10.1.2　装配设计工作台界面　251

10.2　装配设计中零部件的添加　252

10.2.1　建立装配文件　252

10.2.2　添加零部件　252

10.3　装配设计中零部件的移动　257

10.3.1　使用罗盘移动零部件　258

10.3.2　使用“移动”工具条命令移动零部件　260

10.4　装配设计中零部件的约束　264

10.4.1　相合约束　264

10.4.2　接触约束　265

10.4.3　偏移约束　266

10.4.4　角度约束　266

10.4.5　固定部件　267

10.4.6　固联约束　267

10.4.7　快速约束　268

10.4.8　柔性/刚性子装配　269

10.4.9　更改约束　269

10.5　装配约束规则和约束分析　270

10.5.1　装配约束规则　270

10.5.2　装配约束分析　270

10.6　“测量”工具与零部件的复制　271

10.6.1　“测量”工具　271

10.6.2　装配中的复制工具　274

10.7　自下而上装配设计实例　277

10.8　自上而下装配设计实例　285

10.9　协同混合装配设计实例　295

10.9.1　协同混合装配设计的**阶段　296

10.9.2　协同混合装配设计的第二阶段　298

10.9.3　协同混合装配设计的第三阶段　316



第11章　减速器参数化装配设计　318

11.1　自下向上装配设计　318

11.1.1　装配所需的零件设计　318

11.1.2　“自下向上”装配设计　318

11.1.3　catia自动生成工程图　320

11.2　“自上向下”和“自下向上”的协同装配设计　321

11.2.1　catia“自上向下”参数化装配设计的环境设置　322

11.2.2　“自上向下”参数化装配设计的流程　323

11.2.3　减速器的概念设计　323

11.2.4　在装配设计模块中规划和创建catia特征树目录　324

11.2.5　建立主骨架控制零件　324

11.2.6　减速器参数化装配　326

11.2.7　减速器参数化自动交互虚拟装配设计　334

11.2.8　catia自动生成工程图　335

11.2.9　测试题　335



参考文献　336