船用柴油机关键零件的SolidWorks三维模型的建立

船用柴油机关键零件的SolidWorks三维模型的建立

0 Solidworks三维建模原理

SolidWorks是一个在Windows环境下进行机械设计的软件，是一个以设计功能为主的CAD/CAE/CAM软件，其界面操作完全使用Windows风格，具有人性化的操作界面，从而具备使用简单、操作方便的特点。 SolidWorks是一个基于特征、参数化的实体造型系统，具有强大的实体基基功能；同时也提供了二次开发的环境和开放的数据结构。本章介绍SolidWorks的环境和简单的造型过程，让读者快速了解这个软件的使用。

SolidWorks是美国SolidWorks公司开发的三维CAD产品，是实行数字化设计的造型软件，在国际上得到广泛的应用。同时具有开放的系统，添加各种插件后，可实现产品的三维基基、装配校验、运动仿真、有限元分析、加工仿真、数控加工及加工工艺的制定，以保证产品从设计、工程分析、工艺分析、加工基拟、产品制造过程中的数据的一致性，从而真正实现产品的数字化设计和制造，并大幅度提高产品的设计效率和质量。

SolidWorks 机械设计自动化软件是一个基于特征的参数化实体建模设计工具，它具有Windows 的图形用户界面易于掌握的优点。你可以创建完全关联的三维实体模型，带有或不带有约束，可以利用自动的或用户定义的关联来捕捉设计意图。

基本特征

就象装配体是由许多单独的零件组成的一样，SolidWorks 中的模型是由许多单独的元素组成，这些元素被称为特征。使用SolidWorks软件建模时，模型使用智能化的、易于理解的几何特征，例如凸台、剪切体、孔、筋、圆角、倒角和斜度来创建，在特征创建的时候就可以直接加入到零件中。SolidWorks中的特征可以分为草图特征和直接生成特征。

草图特征：基于二维草图的特征。通常该草图可以通过拉伸、旋转、扫描或放样转换为实体。

直接生成特征：直接创建在实体模型上的特征。圆角和倒角就属于这类特征。

SolidWorks软件在一个被称为特征管理员设计树的特殊窗口中显示模型的

基于特征的结构。特征管理员设计树不仅可以显示特征创建的顺序，而且还可以使你很容易地得到所有特征的相关信息。我们在本课程中学到关于特征管理员设计树的诸多优点。

参数化

用于创建特征的尺寸与关系可以捕捉并存于模型中。这不仅可使你捕捉设计意图，而且还能够使你快速而容易地修改模型。

驱动尺寸：驱动尺寸是指创建特征时所用的尺寸，包括与草图几何体相关的尺寸和与特征自身相关的尺寸。圆柱凸台特征就是一个这样的简单例子，凸台的直径由草图圆的直径来控制，凸台的高度由创建特征时拉伸的深度决定。

关联：关联是指平行、相切、同心等信息，以前这类信息是通过特征控制符号在工程图中表示的。通过在草图中捕捉关联，SolidWorks 使你能够在模型设计中完整捕捉设计意图。

实体建模

实体模型是CAD 系统中所使用的最完全的几何模型类型。它包含了完整描述模型的边和表面所必需的所有线架和表面几何信息，除了几何信息外，它还包括了把这些几何体关联到一起的拓扑信息。一个拓扑的例子是：哪些面相交于哪条边（曲线）。这种关系使一些操作变得很简单，例如做圆角过渡，只需选一条边并指定一个半径。

全相关

SolidWorks模型与它的工程图及引用它的装配体是全相关的。对模型的修改会自动反映到与之相关的工程图和装配体中。同样，你也可以在工程图和装配体中作出修改，这些修改也会反映到模型中。

约束

SolidWorks支持约束，例如平行、垂直、水平、竖直、同心和重合这样的几何关联。此外，还可以使用方程来建立参数之间的数学关联。通过使用约束和方程，你可以保证捕捉并维持象通孔或等半径这样的设计意图。

设计意图

设计意图是关于模型被改变后如何表现的计划。例如，创建了一个凸台，在上面有一个盲孔，当移动凸台的位置时，盲孔也应该随之移动。同样，如果创建

为八个后，孔之间的角度也应该能够自动改变。

用来创建模型的技术决定了将如何捕捉和捕捉

到何种类型的设计意图。

为了有效地使用象SolidWorks这样的参数

化建模系统，必须在建模之前考虑好设计意图。

设计意图是关于模型被改变后如何表现的计

划，模型创建的方式决定它将怎样被修改，以

下几种因素会帮助我来捕捉。

设计意图：

自动（草图）关联

根据草图绘制的方式，可以加入基本的几

何关联，例如平行、垂直、水平和竖直。

方程

用于建立尺寸之间的代数关联，它提供了

一种强制模型修改的外部方法。

加入关联图1

创建模型时加入关联，这些关联提供与相关几何体连接的另一种方式，一些

基本的关联为同心、相切、重合和共线等。

标注尺寸

草图标注尺寸的方法对捕捉设计意图有影响，加入尺寸的方法反映你打算将

如何来修改尺寸。

下面是在草图中采用不同设计意图的一些

例子。象这样标注草图尺寸将不管板的整体宽

度100mm如何改变，始终使孔与边界保持相距

20mm。象这样的基准线尺寸标注将使孔相对于

板的左边定位，孔的位置不受板的整体宽度的

影响。标注孔与边之间的距离和孔的中心距将图2

保证孔中心之间的距离并随尺寸的修改而变化。

特征如何影响设计意图

设计意图不仅仅受草图尺寸标注的影响，特征的选择和建模的方式对设计意图也有很大影响。对于右图所示的简单台阶轴就有多种建模方法。

1 本创三维模型设计实例

1.1连杆

图3 连杆二维图

图4 连杆3D图

1.2活塞

图5 活塞二维图

1.3曲轴