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【摘 要】随着计算机的不断发展，SolidWorks作为一款功能强大的专门应用于机械设计的三维设计软件已成为机械设计人员不可缺少的工具。本文分析了SolidWorks优势，介绍了其在机械设计中的应用，并研究其应用中应注意的两点问题。
【关键词】机械设计；三维设计软件；SolidWorks
一、SolidWorks
SolidWorks是专业的机械设计软件，SolidWorks最初的产品确立了其在Windows平台上三维设计的主流方向，今天以SolidWorks 2010向人们展示了Windows原创软件是如何成为大规模产品设计和复杂形状产品的高性能工具的。
由于SolidWorks软件是在Windows环境下重新开发的，因此能够充分利用Windows的优秀界面资源，为设计师提供友好、简便的工作界面。SolidWorks首创的“特征管理员”功能，能够将设计过程的每一步记录下来，并形成特征管理树，放在屏幕的左侧。设计师可以随时选取任意一个特征进行修改，还可以随意调整特征树的顺序，以改变零件的形状。由于SolidWorks全面采用Windows的技术，因此在零件设计时可以对零件的特征进行剪切、复制和粘贴等操作。SolidWorks软件中的每一个零件都带有一个拖动手柄，用户能够实时、动态地改变零件的形状和大小。
二、SolidWorks软件在机械设计中的应用
（一）在零件设计上的应用
零件设计是三维机械设计中的基础，Solid Works零件设计功能齐全，它的基于特征的零件实体建模技术十分实用，设计人员的操作对象不再是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，象螺纹孔、定位孔、倒角等。建立的模型容易让别人理解和组织生产，也容易做各种修改，它用FeatureManagert建模特征树记录设计过程，可以随意地改变零件形状和设计意图，这样我们就可以暂时不考虑尺寸的情况下进行设计，待形状确定后再进行尺寸的约束。只要掌握了基本的建模方法，就可以设计零件了。
（二）在装配体方面的应用
在装配体设计方面，它提供了自底而上的设计方法，自底而上即传统的先生成零件后装配，和自顶向下即从装配体开始设计产品的方法。自顶向下的产品设计最初考虑的是产品应实现的功能，最后才考虑实现这些功能的几何结构，它符合产品设计过程和设计人员的思维过程，而且它在产品设计的最初阶段就将产品的主要功能、关键约束、配合关系等重要信息确定下来，同时分配给各课题组成员，这样各课题组成员才能很好地配合，避免发生冲突，实现并行设计。大大地提高了设计效率，减少了新产品的设计、研究时间。在工程实际中，由于大型装配体很复杂，考虑到两种方法各自的特点，可以采用自底向上和自顶向下两种方法同时进行的方式，这样即能考虑整体上的设计意图，又便于设计零件的几何结构。
（三）色彩渲染和动画模拟应用
SolidWorks能完成三维造型产品的上色、赋予材料质感、三维动画演示和渲染图像等，在某些场合下，如产品的内部结构非常复杂，仅仅依靠文字或叙述往往不易讲解清楚，而使用动画就能免去这种麻烦，达到交流的目的。Animator插件是一个与SolidWorks完全集成的动画制作软件。它最大的特点在于能够方便地制作出丰富的动画效果，以演示产品的外观和性能，增强客户与企业之间的交流。使用Animator能将SolidWorks的三维模型实现动态的可视化，并且及时录制产品设计的模拟装配过程、模拟拆装过程和产品的模拟运行过程，将设计者的意图更好地传递给客户。
SolidWorks的Animator插件提供如下的产品外观展示能力：1）零件外观渐隐效果与色彩改变；2）爆炸或解除爆炸动画，展示装配中零部件的装配关系；3）动画显示装配体的剖切视图，展示内部结构；4）利用专业的灯光控制以及为零件和特征增加材质来产生高质量的动画效果；5）零部件位置与视角变化；6）通过屏幕捕捉再现零件设计过程。
Animator和PhotoWorks无缝集成，可以充分利用SolidWorks独有的实体模型PhotoWorks的高品质的渲染功能。通过全相关来保证精度，包括保持配合约束关系以及零件设计、装配设计和工程图之间的同步更新。通过增强的图形灯光控制来增强视觉效果。通过专业的灯光控制和为零件的特征增加材质来产生高质量的动画效果。依靠庞大的材质、纹理和背景库，增强视觉冲击力。
（四）动态仿真应用
零部件在装配设计中，已建立了各零部件之间的约束关系，应用Solidworks提供的动态仿真模拟功能，使零件或部件按约束条件进行运动，检查干涉现象，发现问题及时纠正，直到获得满意的结果。
Solidworks支持对设计方案的动态修改，设计者可以通过修改参数来改变零件尺寸及装配体中的各零部件之间的特征形状和尺寸关系，使修改工作方便易行。
经装配仿真检验并修改好的装配设计方案，可利用Solidworks的“爆炸”功能，通过设计适当的爆炸视角、爆炸方向和爆炸距离，生成等轴测分解图，重新设定各零部件的相对位置，显示其结构和相互间的装配关系。
在三维设计过程中除利用系统提供的工程数据库外，设计者还可以通过系统提供的Edrawing功能，用E-mail把三维产品直接发给客户，及时反馈信息，不断改进产品功能和外观效果。
三、SolidWorks在机械设计应用中应注意的问题
（一）三维实体造型设计
三轴模拟摇摆复现装置的测量系统精度相对较高，因此在进行三轴模拟摇摆复现装置的机械台体结构设计时，要确保机械台体结构的刚度能够满足测量系统精度要求，同时还要进行结构的优化，在满足刚度和强度的前提下，使机械台体的重量尽量轻，各转动部件的转动惯量尽量小。从系统的驱动功率、运动平稳性及控制性等方面来考虑，机械台体的重心位置越接近转动轴线越好。但从安全角度考虑，各转动部件重心位置应控制在回转轴下方一定范围内。
根据设计任务书安装台面尺寸和承载要求等技术参数和指标，结合以往的设计经验，先初步确定机械台体的结构尺寸、断面尺寸、板材厚度，初步进行三维造型設计，完成零部件设计并按相应的关联约束进行装配。
首先确定各转动部件重心位置。若重心位置不合适，可采用在下部添加配重块或改变结构尺寸的方式满足重心位置的要求。对各部件进行有限元计算，检验各部件的应力和应变是否满足测量系统精度要求。若不能满足要求，则对相应部件的结构进行修改直至满足要求。
（二）Solidworks实体建模的基本思路
运用Solidworks软件，在开始设计之前考虑设计目标的整体结构，然后制定出良好的设计路线，有效的发挥系统的功能.产品模型建模的思路是将整个产品分解为多个特征，通过特征之间的布尔运算，逐步得到完整准确的产品模型.将整个产品中最主要的或是最大的部分视为基本特征，首先完成对它的造型.其他部分作为添加特征，以搭积木的方式，在基本特征的基础上通过添加、去除、求交等布尔运算，最终得到整个产品模型。
参考文献：
[1]葛纪帅，黄文倩，张弛，密雅荣.基于SolidWorks的称重式水果分选机设计[J].机械设计与制造，2012年7期.
[2]张毅杰.在机械设计基础课程体系中的应用研究[J].云南农业大学学报，2014-01-07.
【关键词】机械设计；三维设计软件；SolidWorks
一、SolidWorks
SolidWorks是专业的机械设计软件，SolidWorks最初的产品确立了其在Windows平台上三维设计的主流方向，今天以SolidWorks 2010向人们展示了Windows原创软件是如何成为大规模产品设计和复杂形状产品的高性能工具的。
由于SolidWorks软件是在Windows环境下重新开发的，因此能够充分利用Windows的优秀界面资源，为设计师提供友好、简便的工作界面。SolidWorks首创的“特征管理员”功能，能够将设计过程的每一步记录下来，并形成特征管理树，放在屏幕的左侧。设计师可以随时选取任意一个特征进行修改，还可以随意调整特征树的顺序，以改变零件的形状。由于SolidWorks全面采用Windows的技术，因此在零件设计时可以对零件的特征进行剪切、复制和粘贴等操作。SolidWorks软件中的每一个零件都带有一个拖动手柄，用户能够实时、动态地改变零件的形状和大小。
二、SolidWorks软件在机械设计中的应用
（一）在零件设计上的应用
零件设计是三维机械设计中的基础，Solid Works零件设计功能齐全，它的基于特征的零件实体建模技术十分实用，设计人员的操作对象不再是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，象螺纹孔、定位孔、倒角等。建立的模型容易让别人理解和组织生产，也容易做各种修改，它用FeatureManagert建模特征树记录设计过程，可以随意地改变零件形状和设计意图，这样我们就可以暂时不考虑尺寸的情况下进行设计，待形状确定后再进行尺寸的约束。只要掌握了基本的建模方法，就可以设计零件了。
（二）在装配体方面的应用
在装配体设计方面，它提供了自底而上的设计方法，自底而上即传统的先生成零件后装配，和自顶向下即从装配体开始设计产品的方法。自顶向下的产品设计最初考虑的是产品应实现的功能，最后才考虑实现这些功能的几何结构，它符合产品设计过程和设计人员的思维过程，而且它在产品设计的最初阶段就将产品的主要功能、关键约束、配合关系等重要信息确定下来，同时分配给各课题组成员，这样各课题组成员才能很好地配合，避免发生冲突，实现并行设计。大大地提高了设计效率，减少了新产品的设计、研究时间。在工程实际中，由于大型装配体很复杂，考虑到两种方法各自的特点，可以采用自底向上和自顶向下两种方法同时进行的方式，这样即能考虑整体上的设计意图，又便于设计零件的几何结构。
（三）色彩渲染和动画模拟应用
SolidWorks能完成三维造型产品的上色、赋予材料质感、三维动画演示和渲染图像等，在某些场合下，如产品的内部结构非常复杂，仅仅依靠文字或叙述往往不易讲解清楚，而使用动画就能免去这种麻烦，达到交流的目的。Animator插件是一个与SolidWorks完全集成的动画制作软件。它最大的特点在于能够方便地制作出丰富的动画效果，以演示产品的外观和性能，增强客户与企业之间的交流。使用Animator能将SolidWorks的三维模型实现动态的可视化，并且及时录制产品设计的模拟装配过程、模拟拆装过程和产品的模拟运行过程，将设计者的意图更好地传递给客户。
SolidWorks的Animator插件提供如下的产品外观展示能力：1）零件外观渐隐效果与色彩改变；2）爆炸或解除爆炸动画，展示装配中零部件的装配关系；3）动画显示装配体的剖切视图，展示内部结构；4）利用专业的灯光控制以及为零件和特征增加材质来产生高质量的动画效果；5）零部件位置与视角变化；6）通过屏幕捕捉再现零件设计过程。
Animator和PhotoWorks无缝集成，可以充分利用SolidWorks独有的实体模型PhotoWorks的高品质的渲染功能。通过全相关来保证精度，包括保持配合约束关系以及零件设计、装配设计和工程图之间的同步更新。通过增强的图形灯光控制来增强视觉效果。通过专业的灯光控制和为零件的特征增加材质来产生高质量的动画效果。依靠庞大的材质、纹理和背景库，增强视觉冲击力。
（四）动态仿真应用
零部件在装配设计中，已建立了各零部件之间的约束关系，应用Solidworks提供的动态仿真模拟功能，使零件或部件按约束条件进行运动，检查干涉现象，发现问题及时纠正，直到获得满意的结果。
Solidworks支持对设计方案的动态修改，设计者可以通过修改参数来改变零件尺寸及装配体中的各零部件之间的特征形状和尺寸关系，使修改工作方便易行。
经装配仿真检验并修改好的装配设计方案，可利用Solidworks的“爆炸”功能，通过设计适当的爆炸视角、爆炸方向和爆炸距离，生成等轴测分解图，重新设定各零部件的相对位置，显示其结构和相互间的装配关系。
在三维设计过程中除利用系统提供的工程数据库外，设计者还可以通过系统提供的Edrawing功能，用E-mail把三维产品直接发给客户，及时反馈信息，不断改进产品功能和外观效果。
三、SolidWorks在机械设计应用中应注意的问题
（一）三维实体造型设计
三轴模拟摇摆复现装置的测量系统精度相对较高，因此在进行三轴模拟摇摆复现装置的机械台体结构设计时，要确保机械台体结构的刚度能够满足测量系统精度要求，同时还要进行结构的优化，在满足刚度和强度的前提下，使机械台体的重量尽量轻，各转动部件的转动惯量尽量小。从系统的驱动功率、运动平稳性及控制性等方面来考虑，机械台体的重心位置越接近转动轴线越好。但从安全角度考虑，各转动部件重心位置应控制在回转轴下方一定范围内。
根据设计任务书安装台面尺寸和承载要求等技术参数和指标，结合以往的设计经验，先初步确定机械台体的结构尺寸、断面尺寸、板材厚度，初步进行三维造型設计，完成零部件设计并按相应的关联约束进行装配。
首先确定各转动部件重心位置。若重心位置不合适，可采用在下部添加配重块或改变结构尺寸的方式满足重心位置的要求。对各部件进行有限元计算，检验各部件的应力和应变是否满足测量系统精度要求。若不能满足要求，则对相应部件的结构进行修改直至满足要求。
（二）Solidworks实体建模的基本思路
运用Solidworks软件，在开始设计之前考虑设计目标的整体结构，然后制定出良好的设计路线，有效的发挥系统的功能.产品模型建模的思路是将整个产品分解为多个特征，通过特征之间的布尔运算，逐步得到完整准确的产品模型.将整个产品中最主要的或是最大的部分视为基本特征，首先完成对它的造型.其他部分作为添加特征，以搭积木的方式，在基本特征的基础上通过添加、去除、求交等布尔运算，最终得到整个产品模型。
参考文献：
[1]葛纪帅，黄文倩，张弛，密雅荣.基于SolidWorks的称重式水果分选机设计[J].机械设计与制造，2012年7期.
[2]张毅杰.在机械设计基础课程体系中的应用研究[J].云南农业大学学报，2014-01-07.