1.3 SolidWorks机械设计

本节通过SolidWorks对机械设计全流程的支持进一步了解SolidWorks软件的功能。

设计机器的过程是复杂的，它涉及到多方面工作，如市场需求调研、技术预测和人机工程等。设计机器是一个富有创造性的工作，同时也是一个尽可能多地利用已有成功经验的工作。由于机器的种类繁多，性能差异巨大，所以设计机器的过程并没有一个通用的固定顺序，需要根据具体情况进行。在此仅以比较典型的顺序为例，介绍机械设计的一般程序。

1.明确设计任务

设计人员在接受一个新机器的设计任务时，通常对所要设计的机器的认识并不是十分清楚。此时，应根据使用要求和工作条件，确定机器的功能范围及指标，明确设计需要解决的问题。

在这里，设计者可以通过SolidWorks的工程图功能，进行二维草图的快速绘制，大致记录或描述机器需求方的功能性需求。并通过其丰富的草图功能，进行宏观参数的记录和交流。最后形成设计任务文档供双方以后考证。

2.方案设计

明确了设计需要解决的问题后，研究实现机器功能的可能性，提出可能实现机器功能的多种方案。每个方案应该包括原动机、传动机构和工作机构（复杂的机器甚至还包括控制系统）。然后，在考虑机器的使用要求、现有的技术水平和经济性的基础上，综合运用各方面的知识与经验对各个方案进行分析。通过分析确定原动机、选定传动机构、确定工作机构的工作原理及应满足的工作参数，绘制原理工作图，完成机器的方案设计。

在方案设计过程中，要注意借鉴与采用同类机器成功的先例。同时，注意相关学科与技术的新成果的应用，如材料科学、制造技术和控制技术的发展使得原来不能实现的方案变为可能，这些都为方案设计的创新奠定了基础。

这里大量使用SolidWorks的三维建模功能进行快速有效的方案设计，这里的三维设计应该是粗略的造型过程。或者使用二维草图进行基本功能的绘制，基于草图工具进行动态的拖曳操作，在动态过程中对比方案的区别。

3.技术设计

技术设计是机器设计的核心。在技术设计过程中，要完成各种设计计算、校核计算、产生总装配图、部件装配图和零件工作图。技术设计大致包括以下工作：

（1）运动学设计。根据设计方案和工作机构的工作参数，确定原动机的动力参数，如功率和转速，进行机构设计确定各构件的尺寸与运动参数。

（2）动力学计算。根据运动学设计的结果，计算出作用于零件上的载荷。

（3）零件设计。根据零件的载荷与设计准则，通过计算、类比或模型试验的方法，确定零部件的基本尺寸。

这里便进入了详细的造型过程，设计者使用SolidWorks提供的各种建模工具进行机械结构设计，有些结构功能需要采用“自上向下的设计”工具进行辅助设计。这里SolidWorks提供了大量的标准件工具库供用户调用。

（4）总装配草图设计。根据零部件的基本尺寸和机构的结构关系，设计总装配草图。在综合考虑零件的装配、调整、润滑、加工工艺等的基础上，完成所有零件的结构与尺寸设计。确定了零件的结构、尺寸和零件间的位置关系，可以比较精确地计算出作用在零件上的载荷，分析影响零件工作能力的因素，如应力集中。在此基础上应对主要零件进行校核计算，如对轴进行精确的强度计算，对轴承进行寿命计算。根据计算结果反复地修改零件的结构及尺寸，直至满足设计要求。

（5）总装配图与零件工作图设计。根据总装配草图确定的零件结构及尺寸，完成总装配图与零件工作图设计。

SolidWorks提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。从三维模型中可以自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。最后设计者可以使用COSMOSWorks、COSMOSMotion和COSMOSFloWorks分析工具对机械产品进行计算机仿真分析。

4.编写技术文件

根据情况与要求，编写机器的设计计算说明书、使用说明书、标准件明细表、外购件明细表、验收条件等。PhotoWorks可以有效地展示概念设计，减少样机的制作费用，快速地将产品投放入市场。工程图的表格功能也可以方便用户进行表格管理。

需要注意的是，在上述设计过程中，如某一环节出现了问题或不可行，则需要返回来修改前面的设计，直至问题得到解决。有时，为此甚至整个方案都要推倒重来。因此，机械设计过程是一个具有迭代的过程。在这样的修改过程中，参数化和关联设计的理念会给设计者很大的帮助。