3D 生物模型制作宝典

3D 生物模型制作宝典 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国青年出版社 作者:(美)Bill Fleming 出品人: 页数:388 译者: 出版时间:2000-1 价格:69.00元 装帧: isbn号码:9787500636342 丛书系列:
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具体描述

机械制图与工程设计基础:从二维到三维的实践指南 第一章 基础绘图原理与工具 本章深入探讨机械制图的基本规范和核心原理。我们将从国际标准(如ISO、ANSI)和国家标准(如国标GB)对工程图样的要求入手,详细解析视图的投影关系,包括三视图的形成、画法、尺寸标注的规范以及各种线型的意义。重点内容包括:视图的完整表达——如何仅凭二维视图准确无误地传达三维物体的几何信息。 此外,本章会系统介绍传统绘图工具的使用,从丁字尺、三角板到各种精度量具的维护与校准。对于现代工程设计而言,矢量化思维至关重要。因此,我们也将讲解如何将传统制图的逻辑转化为计算机辅助绘图(CAD)的基础操作逻辑,为后续章节的软件应用打下坚实的理论基础。我们将分析常见的图层管理、对象选择集和基本几何元素(点、线、圆、圆弧)的精确绘制技巧。 第二章 几何作图与空间想象力培养 空间想象力是工程设计领域的核心素养。本章将专注于几何作图的高级技巧,旨在提升读者对空间关系的直观理解和精确表达能力。内容涵盖平面几何的复杂构造,如尺规作图在工程中的应用——如精确分割、求作公垂线、求作各种相切圆等。 更进一步,我们将深入解析空间几何的表达方式。主要集中在轴测投影(如等角、二角、三解投影)的原理和绘制方法。读者将学习如何将复杂的空间结构转化为易于理解的二维表示。本章通过大量实例,教授如何通过草图快速捕捉设计意图,并逐步转化为规范的几何表达。对于曲线和曲面的表达,本章将介绍三次样条曲线(Spline)在工程图纸中的应用,以及如何通过截面图、局部放大图等辅助手段,清晰地展现设计细节。 第三章 材料科学基础与工程结构选型 一个成功的工程设计不仅要求几何精确,更要求结构合理且材料适用。本章将概述工程材料的分类、基本性能指标(如强度、硬度、韧性、疲劳极限)及其测试方法。我们侧重于讲解几种核心材料体系:碳素钢、合金钢、铸铁的组织结构与应用场景;常用有色金属(铝合金、铜合金)的特性与选择原则;以及高分子材料在工程结构中的限制与优势。 结构设计部分,本章着重于基础承载元件的力学分析入门。内容包括静力平衡的基本概念、应力和应变的定义,以及如何根据载荷条件和材料性能,进行初步的梁、柱、轴的标准尺寸估算。我们会引入安全系数的概念,讲解如何根据工作环境和失效模式(如屈曲、疲劳)来确定合理的结构设计余量。 第四章 机械零件的标准化设计与图示 本章聚焦于机械设计中标准化和通用化零件的设计与表达。我们将详细解析标准紧固件(螺栓、螺母、螺钉、铆钉)的型号、规格选择与图示方法,包括螺纹的表示法(公制、英制粗牙、细牙)。同时,介绍标准轴承、齿轮、键、销等通用零件的结构特点、选用依据及其在装配图中的简化表示法。 关键内容在于理解“功能优先”的设计原则。例如,在轴的设计中,如何结合配合要求、传递扭矩和支撑载荷来确定轴径和轴肩的尺寸;在孔的设计中,如何根据公差配合系统(如H7/g6)来保证装配精度和功能要求。本章提供了大量的查表和案例分析,帮助读者掌握从零件功能需求到标准图纸表达的全过程。 第五章 计算机辅助设计(CAD)软件实战应用:二维与三维环境搭建 本章是软件实战的入门指南,旨在使读者熟练掌握主流CAD软件平台的基本操作流程,重点在于将前述理论知识转化为高效的数字模型。我们将详细讲解软件界面的配置、坐标系统的建立、以及精确输入的技巧(如对象捕捉、动态输入)。 在二维环境(2D Drawing)中,我们将重温所有标准制图内容的数字化实现,强调利用块(Block)、外部参照(XRef)进行高效管理。随后,我们将过渡到三维建模环境。本章详细介绍实体建模(Solid Modeling)的基础技术,包括拉伸(Extrude)、旋转(Revolve)、扫掠(Sweep)等基本操作,如何通过布尔运算(加、减、交)构建复杂的几何体。重点演示如何从三维模型中自动生成符合规范的三视图和剖视图。 第六章 装配体建模与工程图纸的生成 本章将机械设计从单个零件提升到系统集成的高度。内容从装配体环境的建立开始,讲解如何导入和定位标准件与自制零件。核心在于“配合”(Assembly Constraints)的定义与应用,包括如何精确约束零件之间的运动关系和空间位置(如固定、旋转、平移、接触等)。 读者将学习如何构建大型装配体,并进行干涉检查,以验证设计是否冲突。在装配体完成后,本章的重点转向工程图纸的最终输出:如何从三维装配模型中自动化生成符合制图标准的爆炸图、剖面图以及物料清单(BOM)。我们将探讨如何有效地标注零件序号、引导线,并确保BOM的准确性与可追溯性,为制造和维护提供清晰的指导文件。 第七章 表面处理、公差与配合的深化应用 本章深入探讨影响零件实际功能和寿命的关键要素——表面质量与尺寸精度。公差与配合理论将进行系统梳理,包括标准间隙配合、过渡配合和过盈配合的物理意义、几何公差(GD&T)的基本符号(形位公差)及其在图纸上的应用,确保零件在装配后能够实现预期的功能(如运动、密封、定位)。 表面处理方面,我们将讲解常见的加工工艺(如铣削、车削、磨削)对表面粗糙度(Ra值)的影响,以及如何标注所需的表面质量要求。此外,还会涵盖防腐、涂层、热处理等工艺对零件性能的影响,以及这些信息如何在最终的工程图样上得到清晰的体现。 附录:设计案例分析与规范速查表 附录提供了几个从概念到图纸完成的综合性设计案例,涵盖简单机械装置的完整设计流程。此外,附录还汇编了国际和国内常用的标准公差数值表、螺纹参数表以及常用材料的力学性能速查表,方便读者在设计过程中随时查阅和参考。

作者简介

目录信息

第一部分 生物设计
第1章
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计实在是太吸引人了,封面那张用高精度3D打印技术制作的仿生心脏模型,细节处理得近乎完美,色彩过渡自然,连那些细微的血管纹理都清晰可见。我当初就是被这个封面吸引,立刻决定要买下来。拿到手后,里面的彩页印刷质量也令人赞叹,很多复杂的分子结构图和细胞动态过程图,都用非常清晰且直观的方式呈现出来。尤其是一些剖面图,色彩对比度高,层次感分明,即使是初学者也能一眼看懂结构之间的关系。作者在排版上也下了不少功夫,图文比例协调,关键术语和流程步骤都有用粗体或不同颜色高亮显示,阅读起来非常顺畅,不会有那种传统教科书的枯燥感。而且,这本书的纸张手感也很好,厚实且不易反光,长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。这种对细节的极致追求,让我觉得这本书不仅仅是一本工具书,更像是一件精心制作的艺术品。它在视觉上传达出的专业性和精良感,无疑为后续的学习内容奠定了极高的期待值。

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我得说,这本书的案例分析环节做得非常出色,它们不仅仅是简单的“重现”步骤,更像是一次次精巧的“实战演练”。特别是对一个复杂病理模型——比如肿瘤微环境的构建——的剖析,从获取病理切片图像、进行阈值分割、到最终生成具有浸润边界的异质性三维结构,每一步骤都附带有作者的独到见解和避坑指南。很多时候,书上会提到一个常见错误,比如在模型简化过程中丢失了关键的拓扑信息,然后立即给出修正后的最佳实践。这种前瞻性和对潜在问题的预警,极大地提高了学习效率,避免了我在实际操作中走不必要的弯路。书后附带的在线资源链接也很有价值,虽然我没有过多依赖,但知道作者提供了额外的代码片段和数据源备份,能让人在使用过程中更有底气。总而言之,这是一部将理论、技术与实际应用完美融合的深度参考手册。

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这本书最大的特点,在我看来,是它极强的跨学科整合能力。我之前接触过的很多相关书籍,要么过于侧重生物学理论,模型制作部分只是蜻蜓点水;要么就是纯粹的工程技术手册,对背后的生物学意义解释得含糊不清。而这本书完美地架起了一座桥梁。它不仅教会你如何使用CAD或专业建模软件来构建复杂的蛋白质结构,更重要的是,它会深入解释为什么这个结构需要被这样建模,例如,在解释酶催化机制时,作者会结合量子化学计算的结果来指导你如何准确地调整活性位点的几何形状。这种“知道怎么做”和“知道为什么这么做”的结合,让读者能够真正理解3D模型在模拟生命现象中的指导作用。对于想从“制作模型”上升到“利用模型进行模拟和预测”的读者来说,这本书提供了必要的思维框架,而不是仅仅一套操作指南。

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这本书的章节安排极具逻辑层次感,给人一种步步为营的扎实感。开头从基础的生物大分子结构介绍入手,逐步过渡到细胞器乃至组织器官的宏观结构构建。最令我印象深刻的是它关于“材料选择与生物相容性”的讨论。对于那些计划将3D打印模型应用于教学演示甚至生物打印前期的研究者来说,了解光敏树脂、水凝胶等不同打印材料的机械性能和生物反应是至关重要的。作者详尽地列举了不同材料在模拟骨骼、软骨和血管时的适用范围和打印参数的微调策略。这种对后续应用场景的深度考量,使得这本书的知识体系非常完整和闭环。读完后,我感觉自己不再是一个只会操作软件的“模型制作者”,而是一个能够根据实际生物需求,选择最佳技术路径的“生物结构工程师”。这种思维上的飞跃,是其他同类书籍很少能提供的。

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我是在一个专业论坛上看到有人推荐这本书的,据说它系统性地梳理了从数据采集到最终模型可视化的全套流程,我最关注的是关于“活体组织扫描与数据重建”那一章。里面的内容讲解非常深入,它不仅仅停留在软件操作的层面,还详细阐述了不同扫描技术(比如共聚焦显微镜与CT扫描)在获取生物数据时的优缺点以及如何进行数据预处理以避免伪影。特别是关于如何处理噪声数据和进行网格修复的章节,作者给出了非常实用的算法思路和参数调整建议,这对于我们这些经常处理真实世界复杂生物数据的研究人员来说,简直是福音。它没有那种大而空的理论介绍,而是直指痛点,提供了大量经过实践检验的解决方案。我尝试按照书中的流程,对一个从电子显微镜下获取的神经元数据进行了重建,结果比我以往自己摸索出来的模型要光滑、准确得多。这显示了作者深厚的理论功底和丰富的实战经验,这本书的实用价值绝对超乎想象。

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