本书是2010 年出版的《Pro/E 野火5.0 产品造型设计与机构运动仿真》一书的升级版。该升级版以美国PTC 公司*推出的Creo 3.0 中文版为蓝本，按照该软件各功能模块的逻辑关系对其主要功能进行系统化的组织，以PLM 和MBD 的理念及特征和参数化技术引领并贯穿各章内容，针对具体的特征、零件和产品的创建及数值仿真过程，进行深入细致的介绍。内容由浅入深，由简到繁，强调系统性、直观性和实用性。全书分为Creo 3.0 软件概览、Creo 3.0 特征与参数化建模、Creo 3.0 曲面设计、Creo 3.0 典型零件设计、Creo 3.0 装配建模产品设计、Creo 3.0 工程图设计、Creo 3.0 机构运动仿真及Creo 3.0 结构有限元分析及仿真共8 章，各章节均附有大量来自实践的工程设计案例，以帮助读者理清思路，掌握诀窍，举一反三，熟练应用。本书的重点是对Creo Parametric 的建模功能及使用过程中容易造成失误的很多细节做了细致入微的阐述，同时还兼顾了Creo Direct、Creo Simulate 及Flexible Modeling 等模块的应用，全书内容充实，重点突出，特色鲜明。书中具体内容和实例特为高等院校工科类机械设计制造及自动化、机电一体化、模具设计与制造、汽车工程、工业工程、工业设计、动力工程、电力电子、航空航天等专业及工艺美术设计、产品外形设计等专业的广大学生和教师量身定做。可以作为上述各类专业的教学用书，也可以作为机电类、艺术类职业技术培训教材，还可作为灰领职业技术培训用书以及机电行业广大工程技术人员的参考用书。
前 言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，努力向德国的工业化4.0 及美国的CPS 转型的重大举措。德国的工业化4.0及美国CPS 的核心要义就是制造业能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。制造创新的关键在人，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创新性和实用型的工程技术人才。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2010 年出版的《Pro/E 野火5.0 产品造型设计与机构运动仿真》一书为基础，依托PTC 公司新推出的Creo 3.0 软件，增添了新版软件的大量功能，编写了这本《Creo 3.0 三维创新设计与高级仿真》升级版教材。PLM（Product Life-circle Management，产品全生命周期的管理）的制造理念和基于MBD（Model Based Definition，基于模型定义）的数字化设计及数据分析是中国制造2025应有之要义。编写本书的指导思想就是以PLM 和MBD 理念为引导，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，把机械制图、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、NEXT 及Creo 3.0）等多门课程所讲授的基本理论、知识和技能密切地融合在一起，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。美国PTC 公司最新发布的Creo 3.0是国际上最著名的CAD/CAE/CAM 软件之一，在机械、汽车、模具、航空、航天和消费类电子产品等设计、制造企业中得到了极为广泛的应用，极大地提高了用户的设计、制造水平。Creo 3.0 的前身Pro/ENGINEER Wild Fire 在中国的高端CAD/CAM 市场占有很大的份额，是中国应用最为广泛的高端CAD/CAM 产品之一。Creo 3.0 基于特征技术和参数化技术，支持三维建模、零部件设计、装配设计、动态仿真、结构分析和零件数控加工，是产品设计师、机械工程师和高等院校师生最好的帮手。熟练掌握Creo 3.0 的应用，必将给设计者带来极大的便利，也必将帮助设计者创造更丰厚的业绩。2011 年6 月PTC 公司在全球发布了该软件的最新版本Creo 3.0，在操作界面上完全采用Windows 风格并做出了创新性地改进，在操作过程中更符合设计者的逻辑思维过程，在操作命令方面更凸显其集成、简约、直观、灵活、方便的特色，从而大大有利于提高设计效率和设计质量。然而，毕竟Creo 3.0 是一个相当复杂、专业化的软件系统，功能模块和操作命令众多，界面层次繁杂，数据量庞大，初学者无人指点，往往不知如何下手。对初学者和入门者来说，Creo 3.0 又显得十分神秘！本书以Creo 3.0 中文版为蓝本，结合编著者40 余年来从事CAD/CAE/CAM 教学与科学研究的经验进行编写，书中包含了编著者近年来的多项科研成果，全书着力诠释了Creo 3.0软件的内涵和主要功能，并针对一些出版物中模糊理论、滥用概念、误导读者的内容，进行了更正，以供广大读者和众多的PTC 用户参考。书中内容按照Creo 3.0 软件各功能模块的逻辑关系进行系统化的组织；以PLM（ProductLife-cycle Management，产品全生命周期的管理）的理念及MBD（Mdel Based Definition，基于模型定义）的思想引领并贯穿于始终；注重机械原理、机械设计、机制工艺及机械加工等多方面知识的融合，比较全面地论述了Creo 3.0 的强大功能，并针对具体的特征、零件和产品的创建和高级仿真过程，进行深入细致的介绍。全书内容由浅入深，由简到繁，强调系统性和直观性，重点是对Creo Parametric 的建模功能及使用过程中容易造成失误的诸多细节做了细致入微的阐述，同时还兼顾了Creo Direct（直接建模）、Creo Simulate（仿真）及FlexibleModeling（柔性建模）等模块的应用。各章节均列举了大量来自机械、汽车、发动机设计制造行业及民用产品的工程设计实践案例，特别在解决问题的方式方法上注重对学生能力的培养，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。全书共分为8 章，各章的主要内容如下：第1 章Creo 3.0 软件概览，介绍了Creo 3.0 软件的演变和发展沿革及其所涵盖的主要子模块功能，Creo Parametric 的工作环境和工作界面，还介绍了使用Creo 3.0 进行建模和仿真操作的要领和技巧以及所要用到的一些基本工具和辅助工具。第2 章Creo 3.0 特征与参数化建模，介绍了使用Creo Parametric 进行草绘、尺寸参数标注、修改及约束的方法，讲解了进行拉伸旋转扫描混合扫描混合等特征建模的基本方法，是开展三维创新设计的基础。第3 章Creo 3.0 曲面设计，重点介绍Creo 3.0 关于曲面建模的各种方法，如何创建自由特征数字化模型，自由式曲面建模的新功能，对于工业民用产品的外形设计、复杂型面的设计具有重要的指导意义。第4 章Creo 3.0 典型零件设计，讲解如何采用Creo 3.0 的最新功能和基于三维特征和参数化建模理论设计典型零件和常用零件方法和技巧。这是利用Creo 3.0 软件进行CAD 的核心内容，也是开展数字化设计的基本手段。第5 章Creo 3.0 装配建模产品设计，介绍产品整机装配设计的方法。系统地论述了自底向上（Bottom-Up）和自顶向下（Top-Down）两种不同的装配设计过程。并在自顶向下的装配设计过程中引入了编者的最新研究成果基于TBS 模型的产品装配及其变形设计方法。第6 章Creo 3.0 工程图设计，在零件设计和装配设计的基础上，介绍了Creo 3.0 工程图设计的基本方法和步骤，包括工程视图的生成、尺寸标注、尺寸公差及形位公差、表面粗糙度的标注方法，以及装配图中明细表和BOM 球的生成方法，并展示了若干零件和装配体工程图设计的案例。第7 章Creo 3.0 机构运动仿真，重点介绍了Creo 3.0 进行机构运动仿真的方法、技巧及运动仿真应用实例。第8 章Creo 3.0 结构有限元分析及仿真，着重讲解Creo 3.0 的工程分析（CAE）模块Simulate 的重要功能结构有限元仿真的方法和应用实例。本书内容充实全面，重点突出，特色鲜明，组织编排合理。书中具体内容和实例特为高等院校工科类机械设计制造及自动化、机电一体化、模具设计与制造、汽车工程、工业工程、工业设计、动力工程、电力电子及航空航天等专业的广大学生和教师量身定做。可以作为上述各类专业的教学用书，也可以作为机电类、艺术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。本书配有一套资料，其中含有各章讲解和创建的实例及若干视频文件（AVI 格式），读者可发邮件到315429517@qq.com 索要，以便上机演练时参考使用。本书由博士研究生导师、同济大学齐从谦教授和上海师范大学天华学院李文静讲师分别担任主编和副主编，参加编写的还有同济大学王士兰副教授。由于编著者水平有限，加之Creo3.0 本身就是一套博大精深的应用软件，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
目 录
前言
第1 章 Creo 3.0 软件概览 ·· 1
1.1 Creo 3.0 软件的发展沿革 · 1
1.1.1 从Pro/Engineer 到Creo · 1
1.1.2 Creo 3.0 推出的意义 ·· 3
1.2 Creo 3.0 的主要功能模块和特色 · 4
1.2.1 Creo 3.0 功能模块简介 ·· 4
1.2.2 Creo 3.0 新增功能及特色·· 8
1.3 Creo Parametric 3.0 的工作界面 9
1.3.1 环境设置 101.3.2 工作界面 13
1.4 Creo Parametric 3.0 建模基本工具 ·· 14
1.4.1 基准面 15
1.4.2 基准轴 16
1.4.3 基准点 17
1.4.4 基准曲线 18
1.4.5 坐标系 20
1.4.6 其他辅助工具 22
练习1 · 26
第2 章 Creo 3.0 特征与参数化建模 · 27
2.1 特征与参数化建模概述 ·· 27
2.1.1 特征技术 27
2.1.2 参数化技术 28
2.2 草绘 29
2.2.1 草绘基本功能和技巧 29
2.2.2 草绘中的尺寸标注 36
2.2.3 草绘中的几何约束 39
2.3 三维特征和参数化建模的主要方法 ·· 40
2.3.1 拉伸特征 40
2.3.2 旋转特征 42
2.3.3 扫描特征 ·· 44
2.3.4 混合特征 ·· 49
2.3.5 扫描混合特征 ·· 52
2.4 特征变换 ·· 53
2.4.1 镜像变换 ·· 53
2.4.2 阵列变换 ·· 54
2.4.3 扭曲变换 ·· 61
练习2 · 65
第3 章 Creo 3.0 曲面设计 69
3.1 基于基本特征操作的曲面建模 ·· 69
3.2 边界混合曲面 ·· 70
3.2.1 由单向边界曲线创建混合曲面 ·· 70
3.2.2 由双向边界曲线创建混合曲面 ·· 71
3.2.3 对边界混合曲面的控制 ·· 72
3.3 由切面混合到曲面 ·· 77
3.3.1 切面混合到曲面的一般形式 ·· 77
3.3.2 在实体外部与表面圆弧相切的曲面 ·· 78
3.3.3 在实体内部与表面圆弧相切的曲面 ·· 79
3.4 自由式曲面创意与塑形 · 79
3.4.1 自由式操作基本要领 · 80
3.4.2 自由式曲面应用实例 · 83
3.5 样式曲线和曲面 · 86
3.5.1 样式曲线的创建 ·· 87
3.5.2 样式曲线的编辑 ·· 90
3.6 样式曲面的创建与编辑 ·· 93
3.6.1 由曲线生成样式曲面 ·· 93
3.6.2 由中间过渡曲线控制的样式曲面 ·· 94
3.6.3 样式曲面的编辑 ·· 95
3.7 曲面应用综合实例 101
3.7.1 正十二面体与足球曲面片 101
3.7.2 用曲面片构造复式弹簧 103
3.7.3 矿泉水瓶底部样式曲面 105
3.7.4 异形管道曲面的设计 110
练习3 ·· 115
第4 章 Creo 3.0 典型零件设计 · 117
4.1 轴类零件设计 117
4.1.1 轴类零件的设计特点 117
4.1.2 阶梯轴的创建 · 117
4.1.3 蜗杆轴设计 · 120
4.1.4 花键轴的设计 · 122
4.1.5 四缸发动机曲轴设计 · 123
4.2 杆类零件设计· 126
4.2.1 发动机连杆及连杆盖设计 · 126
4.2.2 发动机气门推杆设计 · 129
4.3 盘类零件设计· 131
4.3.1 盘类零件的设计特点 · 131
4.3.2 轴承盖的系列化设计 · 131
4.3.3 带轮设计 · 135
4.3.4 凸轮设计 · 138
4.4 齿轮和蜗轮的设计 141
4.4.1 标准直齿圆柱齿轮设计 · 141
4.4.2 斜齿圆柱齿轮的设计 · 144
4.4.3 圆锥齿轮的设计 · 149
4.4.4 蜗轮设计 · 160
4.5 箱体/壳体/腔体类零件设计 ·· 164
4.5.1 减速箱箱体设计 · 164
4.5.2 汽车差速器行星齿轮室（腔体）设计 168
4.6 综合设计案例· 170
4.6.1 汽车方向盘的设计 · 170
4.6.2 电吹风机外壳设计 · 175
4.6.3 手壶设计 · 179
练习4 ·· 184
第5 章 Creo 3.0 装配建模产品设计 ·· 186
5.1 产品装配设计综述 186
5.1.1 产品装配模型的层次结构 · 186
5.1.2 虚拟装配技术的优点和过程 · 187
5.2 自底向上的装配设计 188
5.2.1 光电鼠标外壳总装举例 · 189
5.2.2 组件装配的分解 · 197
5.2.3 汽车差速器总成装配设计 · 198
5.3 自顶向下的装配设计 210
5.3.1 创建圆锥滚子轴承的TBS 模型 211
5.3.2 以TBS 模型为核心的自顶向下装配设计 ·· 215
5.4 基于TBS 装配模型的产品变型设计 ·· 217
5.5 带有挠性件的产品装配 221
练习5 ·· 229
第6 章 Creo 3.0 工程图设计 · 231
6.1 Creo 3.0 工程图模块简介 · 231
6.1.1 进入Creo 3.0 工程图模块 231
6.1.2 工程图模块工作界面及主要功能 232
6.2 工程图中的视图 234
6.2.1 生成主视图和投影视图 234
6.2.2 生成剖视图 238
6.2.3 创建辅助视图 242
6.2.4 创建详细视图 243
6.2.5 创建旋转视图 244
6.2.6 关于视图中剖面的剖面线 244
6.3 工程图中的注释 245
6.3.1 显示模型注释 246
6.3.2 标注尺寸 247
6.3.3 设置尺寸公差 249
6.3.4 设置形位公差（几何公差） 250
6.3.5 添加粗糙度符号 251
6.3.6 添加文字注释 253
6.4 工程图中的表格 254
6.4.1 制作工程图图框 254
6.4.2 制作表格 256
6.5 工程图设计实例 258
6.5.1 零件工程图设计 258
6.5.2 装配体工程图设计 261
练习6 ·· 269
第7 章 Creo 3.0 机构运动仿真 · 273
7.1 Creo 3.0 运动仿真概述 · 273
7.1.1 机构运动仿真的作用及流程 273
7.1.2 Creo 3.0 的机构运动仿真环境 · 274
7.1.3 机构运动仿真基础知识 274
7.2 机构运动仿真分析 285
7.2.1 前处理阶段 285
7.2.2 运算求解阶段 286
7.2.3 后处理阶段 288
7.3 机构运动仿真实例 292
7.3.1 四缸内燃机凸轮配气机构运动仿真 292
7.3.2 汽车差速机构运动仿真 · 300
7.3.3 椭圆齿轮急回机构运动仿真 · 309
练习7 ·· 315
第8 章 Creo 3.0 结构有限元分析及仿真 ·· 316
8.1 有限元分析的基础知识 316
8.1.1 有限元分析简介 · 316
8.1.2 有限单元法及其基本术语 · 317
8.1.3 有限元分析的基本步骤、应用领域和典型案例 318
8.2 Creo 3.0 有限元仿真分析步骤 · 3198.2.1 有限元仿真分析的前处理 · 319
8.2.2 有限元分析的解算 · 321
8.2.3 有限元分析的后处理 · 323
8.3 有限元仿真分析实例 324
8.3.1 减速箱齿轮轴的力学模型及受力分析 324
8.3.2 减速箱齿轮轴的有限元仿真分析 · 326
8.3.3 发动机连杆的有限元仿真分析 · 331
8.3.4 发动机活塞的疲劳强度仿真分析 · 340
练习8 ·· 351
参考文献 · 352
书单推荐
