淺議Solidworks軟件在《機械設計》課程中的應用

摘 要：本文介紹了Solidworks軟件在機械設計中的一些輔助應用，借助該軟件，可以提高學生的學習積極性、幫助學生理解機械設計的基本原理、培養學生的創新能力，能有效提高學生的機械設計能力。

關鍵詞：SolidWorks;機械設計;插件

機械設計課程，主要是通過先講解組成機械的相關構件的結構、原理、作用等內容，再結合實習來鍛煉學生的設計能力。機械設計的一般過程為根據用戶的使用要求，對將要設計的機械的工作原理、結構、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、潤滑方法等進行構思、分析和計算，并以圖紙的形式展現出來，作為最終制造的依據。機械設計是一個復雜的過程，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）下設計出最好的機械，即做出優化設計。優化設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。初學機械設計的同學，由于經驗較少，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，提高學生的設計能力呢？我們可以用相應的設計軟件來彌補各種條件的不足，SolidWorks就是其中一款不錯的設計軟件。下面就該軟件在機械設計中的一些輔助應用進行探討。

SolidWorks是一款非常好的三維機械設計軟件，易學易用、界面簡潔、價格適中、功能強大。提供了專門的機械設計模塊，對不同零件可以選擇相應的設計方法。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，可以幫助設計者高效快捷、直觀方便的設計零件。其次，SolidWorks 軟件提供參數化設計模塊，支持Excel表格、方程式、記事本和共享數值等進行驅動，在設計有一定相似性的零件結構、修改相關零件尺寸時，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，在相應的工程草圖及模型裝配中，可以對零件進行修改，系統自動地把改后的數據反應到對應的裝配圖上，很方便實用。在裝配圖功能模塊中，可以對機械進行模擬裝配，有自下而上和由上而下兩種方法，各有優缺點。自下而上裝配法比較適合初學者，其過程是先設計單個零件，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系組裝成構件，最后組裝成所設計機械的模型。

同時，SolidWorks軟件在一些功能強大的插件配合下，可以對裝配體進行干涉檢查、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、拆裝過程進行錄制和保持，形象直觀的整個過程進行演示，方便發現問題。在Animator 與 PhotoWorks 這兩個插件作用下，可以對模型進行渲染，可以做到工程圖的同步更新、保證零件和裝配體的精度、通過燈光控制增強視覺效果和動畫效果、結合背景庫的相關支持可以增強視覺沖擊。PhotoWorks插件結合SolidWorks自帶的分析模塊，可以進行有限元高級分析，用分析工具 COSMOSXpress，可以對零件的安全系數、應力分布云圖等狀況進行分析;COSMOSFloWorks可以進行流體流動和熱分析;COSMOSMotion可以進行虛擬樣機及運動仿真等功能。Sage插件以PE International公司開發的環境影響量化工具GaBi為基礎。GaBi能從溫室氣體、能源、最顯著的環境影響、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性，主要是通過量化材料、工藝、產品和基礎結構的環境性能，有十萬多種不同的影響模式。通過以上的各種檢查分析，可以幫助設計人員發現設計當中的一些不合理地方，經過不斷的設計-分析-調整-再設計，可以使設計變得更好更實用。SolidWorks軟件還可以很方便的把設計好的三維模型圖轉變為二維機械零件圖和裝配圖，為加工制造零件提供依據。

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

參考文獻：

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[2]朱永強，王輝林，等.SolidWorks在挖掘機設計中的應用.《工程機械》，2002.

[3]朱金權.SolidWorks軟件在機械設計中的應用與研究.《新技術新工藝》，2009.

作者簡介：洪濤（1982–），男，四川宜賓人，工程碩士，宜賓職業技術學院，助教，研究方向：機電技術。