机械设计立体化实例教程课件 项目1 SolidWorks 2022设计基础

项目1SolidWorks2022设计基础

【项目导读】SolidWorks是由美国SolidWorks公司开发的一款基于特征的三维CAD（计算机辅助设计）软件，自1995年问世以来，其以优异的性能、良好的易用性和创新性，极大地提高了工程师的设计效率，广泛应用于航空航天、汽车、机械及电子等设计领域。【学习目标】—

了解SolidWorks2022的特点。—

熟悉SolidWorks2022的工作环境。—

掌握使用SolidWorks2022进行产品设计的一般流程。【素养目标】—

培养学生的标准化意识，在科学技术研究中遵循标准和规范。—

培养学生的创新能力，鼓励学生勇于探索，敢于创新。任务1熟悉SolidWorks2022设计功能1．SolidWorks的设计原理SolidWorks是一套机械设计自动化软件，采用用户熟悉的Windows风格图形界面，操作简便、易学易用。使用SolidWorks进行设计时，用户可以运用特征、尺寸及约束等功能准确地绘制模型，并绘制出详细的工程图；还可以根据各零件之间的相互装配关系，快速实现零部件的装配。同时，其插件提供了运动学分析工具、动力学分析工具及有限元分析工具等，可以方便用户对所设计的零件进行后续分析，以完成总体设计任务。SolidWorks有许多版本，本书采用SolidWorks2022，其主要特点如下。（1）SolidWorks2022提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制系统，这样可以简化设计操作，减少多余的对话框，从而避免界面的凌乱。（2）SolidWorks2022的崭新属性管理器可以用来高效地管理整个设计过程和步骤。属性管理器包含所有的设计数据和参数，操作方便、界面直观。（3）利用SolidWorks2022的资源管理器可以方便地管理CAD文件，SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源管理器类似的CAD文件管理器。（4）SolidWorks2022的特征模板为标准件和标准特征提供了良好的环境。用户可以直接从特征模板上调用标准的零件和特征，并与相关人员共享。（5）SolidWorks2022提供了AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维设计转向三维实体设计。2．SolidWorks的功能模块SolidWorks2022中包含丰富的功能设计模块，能完成不同的设计任务，其中常用的是零件、装配体和工程图三大模块。（1）零件模块零件模块主要用于实体建模、曲面建模、模具设计、钣金设计及焊件设计等工作。①实体建模。实体模型是采用与真实事物一致的模型结构来表达物体，“所见即所得”，直观、简洁。它不仅能表达出模型的外观，还能表达出物体的各种几何和物理属性，是实现CAD/CAM（计算机辅助制造）/CAE（计算机辅助工程）技术一体化不可缺少的模型形式。SolidWorks2022提供了强大的、基于特征的实体建模功能，通过拉伸、旋转、扫描、放样等基础特征建模工具和孔、筋、壳等工程特征建模工具，以及复制阵列等特征操作工具，可以快速实现产品的设计过程。设计过程中，通过对特征和草图的动态修改可以快速变更设计意图，还可以通过拖曳方式实现实时修改。SolidWorks2022中提供的二维草图功能可以为扫描、放样等特征生成草绘截面或放样路径等。②曲面建模。曲面模型使用Bezier、NURBS（非均匀有理B样条）等参数曲线组成的自由曲面来描述模型，对物体表面的描述更完整、精确，为CAM技术的开发奠定了基础。但是，它难以准确地表达零件的质量、重心、惯性矩等物理特性，不便于CAE技术的实现。SolidWorks2022可以通过带控制线的扫描曲面、放样曲面、边界曲面等工具创建各种曲面特征，还可以使用曲面编辑工具对曲面进行修剪、延伸、合并及倒圆角等操作。此外，还可以根据设计需要将曲面实体化生成实体模型。③模具设计。现代生产中，模具的应用相当广泛。例如，在模型锻造、注塑加工中，都必须先创建具有与零件外形相适应的模膛结构的模具。模具生产是一项比较复杂的工作，不过随着大型CAD软件的广泛应用，模具生产过程也逐渐变得规范有序。SolidWorks2022的内置模具设计工具可以自动创建分型线、分型面及型芯和模具型腔等，简便、快捷。④钣金设计。钣金是一种针对金属薄板（通常厚度在6mm以下）的综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接及成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件的厚度一致。⑤焊件设计。SolidWorks2022可以方便地创建结构焊件和平板焊件。其中的主要焊接工具包括圆角焊接工具、焊件切割工具、角撑板、顶端盖、结构构件库，以及裁剪和延伸结构构件等。（2）装配体模块装配就是将多个零件按实际的生产流程组装成部件或完整的产品。按照装配要求，用户还可以临时修改零件的尺寸参数，并且系统使用分解图的方式来显示所有零件相互之间的位置关系，非常直观。SolidWorks2022提供了强大的装配功能，主要特点如下。在SolidWorks装配环境下，可以方便地设计新零件或修改已有的零件。使用SolidWorks可以方便地对装配体进行干涉检查和间隙检查。通过镜像零部件功能可以快速创建装配体上的对称结构。可以使用智能化装配技术自动捕捉和定义装配关系，实现快速装配。使用智能零件技术能自动完成重复的装配设计。（3）工程图模块在生产第一线中，常常需要将三维模型转换为二维平面图形，也就是工程图。使用工程图模块，可以直接利用三维实体模型生成二维工程图。系统提供的二维工程图，包括一般视图（即通常所说的三视图）、局部视图、剖视图及投影视图等多种视图类型。SolidWorks2022提供了强大的工程图功能，主要特点如下。可以由零件或装配体直接生成工程图，包括生成各种视图及尺寸标注。SolidWorks2022提供了完整的全相关的工程图工具，当用户修改图样时，零件模型、所有视图和装配图等都会自动更新。SolidWorks2022可以方便地创建剖视图，并支持零部件的图层管理。3．基础训练──认识SolidWorks设计原理零件是SolidWorks系统中的主要对象。传统的CAD设计方法是由平面（二维）到立体（三维），工程师先设计出图纸，工艺人员或加工人员根据图纸还原出实际零件。然而，在SolidWorks系统中却是工程师直接设计出零件的三维模型，再根据需要生成相关的工程图。装配体是若干零件的组合，通常用来实现一定的设计功能。用户先设计好所需的零件，然后根据配合关系和约束条件将零件组装在一起，生成装配体。使用配合关系，可以相对于其他零部件来精确地定位零部件，还可以定义零部件如何相对于其他的零部件进行移动和旋转；还可以通过继续添加配合关系，将零部件移到所需的位置。配合会在零部件之间建立几何关系，如共点、垂直和相切等。每种配合关系对特定的几何实体组合有效。【任务实施】SolidWorks2022设计流程1．首先要确定设计对象和使用方案。本任务要设计一个由步进电机驱动的曲柄摇杆机构。2．通过初步分析，大致确定所需建立的零件模型（本任务需要建立步进电机、曲柄、连杆、摇杆、电机座及连接轴等零件模型），并确定零件各特征的初步尺寸。3．建立所需的三维模型，下面以建立步进电机模型为例。（1）绘制草图，然后进行特征操作，建立基础特征（也就是零件模型的第1个特征）。（2）在基础特征的基础上，进行一系列的放置特征操作以及特征修改，最终完成步进电机的三维模型。4．建立零件模型后即可创建装配体，把所有的零件按照实际情况配合起来。也可以在建立其中几个关键零件后创建装配体，然后在装配体中根据需要添加新的零件。（1）建立所有需要的零部件后再创建新的装配体，放置第1个基准零件（电机座）。（2）添加已创建好的所有零件模型，为零部件之间添加配合关系（如两平面重合、两轴线同心等）。5．给曲柄添加旋转马达，进行运动仿真。看该机构能否满足设计要求，如果不满足要求，可以返回修改，直到满足设计要求。6．利用软件自带的功能模块对关键零件进行力学分析，SolidWorks自带很多功能模块，能够满足不同用户的需求。7．在装配体满足设计要求后，即可输出工程图。SolidWorks输出工程图非常方便和灵活，出图快捷，大大提高了设计人员的效率。任务2熟悉SolidWorks2022设计环境1．认识软件界面启动SolidWorks

2022后，用户既可以打开已有的文件，也可以新建文件。下面通过新建一个三维零件文件来了解SolidWorks

2022的设计环境。（1）菜单栏菜单栏中包含常用的操作命令，这与其他Windows软件类似，例如新建、打开、保存模型，以及设置SolidWorks的工作环境等。（2）工具栏工具栏中的按钮为快速进入设计工作环境提供了极大的便利。工具栏可以由用户根据设计需要进行定制。（3）视图工具栏视图工具栏提供了一组视图控制工具，用于控制绘图区中视图的显示模式及模型的显示状态。（4）功能区功能区是SolidWorks主要设计工具的集中管理区，用于依据不同的设计模块对设计工具进行管理，单击其中的选项卡（如布局、草图等）即可打开该模块下的工具。（5）绘图区绘图区显示绘制的二维模型或三维模型，是设计的“舞台”。绘图区是一个无限大的虚拟三维空间，其中的图形可以根据需要进行移动、缩放和旋转。（6）任务窗口任务窗口包含一组典型设计功能，例如SolidWorks资源、设计库、文件探索器、视图调色板、外观和贴图等。使用这些功能可以实现特定的工作任务。（7）设计树设计树以树的形式来显示模型结构，其中列出了当前设计文件中的所有零件、特征及基准等。使用设计树可以方便地查看和修改模型。2．布置工具栏工具栏按钮是常用菜单命令的快捷方式。由于SolidWorks功能强大，其设计工具众多，设计者可以根据设计需要和个人偏好来布置工具栏中常用的按钮，以提高设计效率。（1）自定义工具栏自定义工具栏的基本原则是既要使工具栏按钮使用起来简便，又要使绘图区最大化。自定义工具栏的主要步骤如下。①在工具栏区域右击，在弹出的快捷菜单中选择【自定义】命令，打开图1-12所示的【自定义】对话框。②在【工具栏】列表框中选择要显示的工具。③在【工具提示】栏中选择【显示工具提示】复选项，鼠标指针停留在工具栏按钮上方时，系统会自动出现该工具的功能说明。（2）自定义工具栏中的按钮通过SolidWorks2022提供的自定义命令，可以对工具栏中的按钮进行重新组合，可以将按钮从一个工具中移到另一个工具中，也可删除其中不需要的按钮，操作步骤如下。①在【自定义】对话框中选择【命令】选项卡。②在【工具栏】列表框中选择相应的工具，此时在对话框右边的【按钮】栏中将出现所有与所选工具栏命令有关的按钮。③将鼠标指针移至所需的按钮上时，可以看见系统给出的该按钮的功能说明，拖动按钮至相应的工具中，松开鼠标左键即完成了按钮的调整。④若要删除按钮，只需将按钮从工具中拖回【按钮】栏中。⑤完成设置后退出【自定义】对话框。3．设置系统选项选择菜单命令【工具】/【选项】，打开【系统选项(S)-普通】对话框，该对话框左侧列表框中的内容为系统项目，右边为所选系统项目对应的选项。各个项目的大部分选项从字面上即可明白其含义，下面介绍常用的系统项目及其部分选项。4．设置文档属性系统生成模型时，可以一起生成工程图，并将模型中的尺寸和注解包括在工程图中。在【文档属性】选项卡中可以设定图形的各种选项。该选项卡仅在打开文件时才有，其中设置的内容仅应用于当前文档。对于新建文件，如果没有特别指定该文档属性，将使用建立该文件模板中的默认文档属性设置。【任务实施】熟悉SolidWorks

2022的工作环境1．打开零件文件2．绘制图3．设置颜色方案综合实训——创建简单基座模型1．新建文件2．创建拉伸特征3．创建拉伸切除特征14．创建拉伸切除特征25．创建圆角6．保存文件项目小结SolidWorks作为特征建模软件的典型代表，其功能强大，应用广泛。SolidWorks2022在强化了设计功能的同时，进一步改善了用户界面，使之更加友好，更加人性化和智能化。SolidWo