淺議Solidworks軟件在《機(jī)械設(shè)計》課程中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了Solidworks軟件在機(jī)械設(shè)計中的一些輔助應(yīng)用，借助該軟件，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、幫助學(xué)生理解機(jī)械設(shè)計的基本原理、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，能有效提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計能力。

關(guān)鍵詞：SolidWorks;機(jī)械設(shè)計;插件

機(jī)械設(shè)計課程，主要是通過先講解組成機(jī)械的相關(guān)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、原理、作用等內(nèi)容，再結(jié)合實習(xí)來鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力。機(jī)械設(shè)計的一般過程為根據(jù)用戶的使用要求，對將要設(shè)計的機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、受力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算，并以圖紙的形式展現(xiàn)出來，作為最終制造的依據(jù)。機(jī)械設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，要求在一定的條件（如材料、加工能力、理論知識和計算手段等）下設(shè)計出最好的機(jī)械，即做出優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好的工作性能、最低的制造成本、最小的尺寸和重量、使用中的最可靠性、最低的消耗和最少的污染等。初學(xué)機(jī)械設(shè)計的同學(xué)，由于經(jīng)驗較少，加上實際條件也不允許，所以通常都很難做到。那么如何解決這一問題，提高學(xué)生的設(shè)計能力呢？我們可以用相應(yīng)的設(shè)計軟件來彌補(bǔ)各種條件的不足，SolidWorks就是其中一款不錯的設(shè)計軟件。下面就該軟件在機(jī)械設(shè)計中的一些輔助應(yīng)用進(jìn)行探討。

SolidWorks是一款非常好的三維機(jī)械設(shè)計軟件，易學(xué)易用、界面簡潔、價格適中、功能強(qiáng)大。提供了專門的機(jī)械設(shè)計模塊，對不同零件可以選擇相應(yīng)的設(shè)計方法。首先，SolidWorks 軟件具有很多實用的工具欄，比如草圖、鈑金、焊接等，在工具欄下邊又包含許多實用的具體命令，靈活運用這些工具欄和命令，可以幫助設(shè)計者高效快捷、直觀方便的設(shè)計零件。其次，SolidWorks 軟件提供參數(shù)化設(shè)計模塊，支持Excel表格、方程式、記事本和共享數(shù)值等進(jìn)行驅(qū)動，在設(shè)計有一定相似性的零件結(jié)構(gòu)、修改相關(guān)零件尺寸時，可以做到方便快捷。然后，SolidWorks軟件提供了工程視圖和裝配圖模塊，在相應(yīng)的工程草圖及模型裝配中，可以對零件進(jìn)行修改，系統(tǒng)自動地把改后的數(shù)據(jù)反應(yīng)到對應(yīng)的裝配圖上，很方便實用。在裝配圖功能模塊中，可以對機(jī)械進(jìn)行模擬裝配，有自下而上和由上而下兩種方法，各有優(yōu)缺點。自下而上裝配法比較適合初學(xué)者，其過程是先設(shè)計單個零件，再把零件按照在裝配體中的具體位置和相互之間的配合關(guān)系組裝成構(gòu)件，最后組裝成所設(shè)計機(jī)械的模型。

同時，SolidWorks軟件在一些功能強(qiáng)大的插件配合下，可以對裝配體進(jìn)行干涉檢查、動畫模擬、有限元分析等功能。Animator 插件是一個很好的動畫制作軟件，可以把三維模型的加工、裝配、拆裝過程進(jìn)行錄制和保持，形象直觀的整個過程進(jìn)行演示，方便發(fā)現(xiàn)問題。在Animator 與 PhotoWorks 這兩個插件作用下，可以對模型進(jìn)行渲染，可以做到工程圖的同步更新、保證零件和裝配體的精度、通過燈光控制增強(qiáng)視覺效果和動畫效果、結(jié)合背景庫的相關(guān)支持可以增強(qiáng)視覺沖擊。PhotoWorks插件結(jié)合SolidWorks自帶的分析模塊，可以進(jìn)行有限元高級分析，用分析工具 COSMOSXpress，可以對零件的安全系數(shù)、應(yīng)力分布云圖等狀況進(jìn)行分析;COSMOSFloWorks可以進(jìn)行流體流動和熱分析;COSMOSMotion可以進(jìn)行虛擬樣機(jī)及運動仿真等功能。Sage插件以PE International公司開發(fā)的環(huán)境影響量化工具GaBi為基礎(chǔ)。GaBi能從溫室氣體、能源、最顯著的環(huán)境影響、生命周期成本和社會影響等多個不同角度評估項目的可持續(xù)性，主要是通過量化材料、工藝、產(chǎn)品和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的環(huán)境性能，有十萬多種不同的影響模式。通過以上的各種檢查分析，可以幫助設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)設(shè)計當(dāng)中的一些不合理地方，經(jīng)過不斷的設(shè)計-分析-調(diào)整-再設(shè)計，可以使設(shè)計變得更好更實用。SolidWorks軟件還可以很方便的把設(shè)計好的三維模型圖轉(zhuǎn)變?yōu)槎S機(jī)械零件圖和裝配圖，為加工制造零件提供依據(jù)。

所以，在學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計的一些基本原理后，結(jié)合SolidWorks軟件提供的各種功能，可以安排一些有針對性的設(shè)計實習(xí)，讓學(xué)生能夠完整模擬整個機(jī)械設(shè)計的過程，能夠為機(jī)械設(shè)計者提供比較完整的可行的設(shè)計方案，可以大大提高機(jī)械設(shè)計的效率，提高設(shè)計者的設(shè)計水平。

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作者簡介：洪濤（1982–），男，四川宜賓人，工程碩士，宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，研究方向：機(jī)電技術(shù)。