作者：赵罘
出版社：电子工业出版社
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常用机械机构虚拟装配及运动仿真40例——基于SolidWorks2015试读：
前言
SolidWorks是世界上第一套基于Windows系统开发的3D CAD软件，它有一套完整的3D CAD 产品设计解决方案，即在一个软件包中为产品设计团队提供了所有必要的机械设计、验证、运动分析、数据管理和交流工具。该软件以参数化特征造型为基础，具有功能强大、易学、易用等特点，是当前最优秀的3D CAD软件之一。SolidWorks装配体模块和动画模块可以对三维模型进行虚拟装配，并对装配好的模型进行运动分析。运动分析可以分析零件的运动轨迹、位移、速度、加速度等运动参数，并用动画、图形、表格等多种形式输出结果，其分析结果可指导修改零件的结构设计。
本书第一部分简要介绍了SolidWorks 2015中文版的基础功能，内容涵盖了软件的基本知识、用户界面、基本操作及参考几何体的建立；第二部分是40个具有代表性的实例，以连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、组合机构等为实例来讲解如何对机构进行装配和运动分析，并详细讲解了机构装配和运动分析的具体过程，得出了用于准确反映机构输出构件的位移、速度和加速度（角位移、角速度和角加速度）的运动特性曲线。书中的实例讲解提供了独立、完整的设计制作过程，每个操作步骤都有文字说明和图例展示，并在所附光盘中提供了多媒体影音视频讲解，以便使读者从本书的实例制作过程中尽快熟悉SolidWorks 2015中文版的装配和运动分析功能。
本书主要由赵罘、孙士超、王荃编著，参加编写的还有于鹏程、张艳婷、杨晓晋、龚堰珏、郑玉彬、刘玢、刘良宝、王梦雨、于勇、赵楠、张剑峰和刘玥。
本书适用于SolidWorks的初、中级用户，可以作为理工科高等院校相关专业的学生用书和CAD专业课程实训教材、技术培训教材，也适合企业的产品开发和技术部门人员使用。
由于水平有限，书中难免会有疏漏和不足之处，恳请广大读者提出宝贵意见，编著者电子邮箱：zhaoffu@163.com。编著者基础篇
SolidWorks软件有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误及提高产品质量。SolidWorks独有的拖曳功能够使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks的用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。
在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便的软件之一。在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks能够使整个产品设计百分之百可编辑，零件设计、装配设计和工程图之间是全相关的。
本篇主要介绍SolidWorks 2015中文版的特点及其界面、菜单栏的功能、简单的文件操作等，并讲解了获取帮助信息的方法，使读者对SolidWorks 2015有一个大体的了解。0.1 概述
本章首先对SolidWorks的背景及其主要设计特点进行简单介绍，让读者对该软件有个大致的认识。0.1.1 背景
20世纪90年代初，国际微型计算机（简称微机）市场发生了根本性的变化，微机性能大幅提高，而价格一路下滑，微机卓越的性能足以运行三维CAD软件。为了开发世界空白的基于微机平台的三维CAD系统，1993年PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks软件。在SolidWorks软件的促动下，1998年开始，国内、外也陆续推出了相关软件。原来运行在UNIX操作系统的工作站CAD软件，也从1999年开始，将其程序移植到Windows操作系统中。
SolidWorks采用的是智能化的参变量式设计理念及Microsoft Windows 图形化用户界面，具有表现卓越的几何造型和分析功能，操作灵活，运行速度快，设计过程简单、便捷，被业界称为“三维机械设计方案的领先者”，受到广大用户的青睐。在机械制图和结构设计领域已经成为三维CAD设计的主流软件。利用SolidWorks，设计师和工程师们可以更有效地为产品建模并模拟整个工程系统，加速产品的设计和生产周期，从而完成更加富有创意的产品制造。0.1.2 主要设计特点
SolidWorks是一款参变量式CAD设计软件。所谓参变量式设计，是将零件尺寸的设计用参数描述，并在设计修改的过程中通过修改参数的数值改变零件的外形。SolidWorks中的参数不仅代表了设计对象的相关外观尺寸，并且具有实质上的物理意义。例如，可以将系统参数（如体积、表面积、重心、三维坐标等）或用户自己按照设计流程需求所定义的用户定义参数（如密度、厚度等具有设计意义的物理量或字符）加入到设计构思中以表达设计思想。这不仅从根本上改变了设计的理念，而且将设计的便捷性向前推进了一大步。
SolidWorks在3D设计中的特点如下。（1）SolidWorks提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少了设计步骤及多余的属性管理器，从而避免了界面的零乱。（2）崭新的属性管理器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，而且操作方便、界面直观。（3）配置管理是SolidWorks软件体系结构中非常独特的一部分，它涉及零件设计、装配设计和工程图。（4）通过eDrawings方便地共享CAD文件。eDrawings是一种极度压缩的、可通过电子邮件发送的、自行解压和浏览的特殊文件。（5）SolidWorks 支持Web目录，使得你将设计数据存放在互联网的文件夹中，就像存本地硬盘一样方便。（6）SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。（7）用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。（8）从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。
RealView图形显示模式：以高清晰度直观显示设计和进行交流。无须进行渲染即可对零件、装配体和成品快速进行完全动态的逼真展示。
钣金设计工具：可以使用折叠、折弯、法兰、切口、标签、斜接、放样的折弯、绘制的折弯、褶边等工具从头创建钣金零件。
焊件设计：绘制框架的布局草图，并选择焊件轮廓，SolidWorks 将自动生成 3D 焊件设计。
大型装配体管理工具：使用“轻化”模式可减少打开和处理大型装配体所需的时间。通过SpeedPak 技术，可以创建装配体的简化版本，从而加快装配体操作和工程图创建的速度。
数据转换：方便地导入和使用现有数据及来自外部源的数据。®SolidWorks 提供了支持DWG、DXF™、Pro/ENGINEER、IPT ®®®（Autodesk Inventor ）、Mechanical Desktop、Unigraphics、PAR ®®（Solid Edge）、CADKEY、IGES、STEP、Parasolid、SAT ®（ACIS）、VDA-FS、VRML、STL、TIFF、JPG、Adobe ®®Illustrator、Rhinocerous、IDF 和 HSF （Hoops）格式的转换程序。
材料明细表：可以基于设计自动生成完整的材料明细表（BOM），从而节约大量的时间。
标准零件库：通过 SolidWorks Toolbox、SolidWorks Design ClipArt 和 3D ContentCentral，可以即时访问标准零件库。
照片级渲染：使用PhotoView 360 来利用 SolidWorks 3D模型进行演示、虚拟及材质研究。
步路系统：可使用SolidWorks Routing 自动处理和加速管筒、管道、电力电缆、缆束和电力导管的设计过程。0.1.3 SolidWorks 2015的新增功能
SolidWorks 2015在SolidWorks 2014的基础上进行了性能上的改进，其中部分新增功能如下。（1）插入表格驱动阵列特征。（2）插入线性阵列特征时指定偏移。（3）获取或设定阳光高级属性，获取当前阳光的日长并更新阳光。（4）创建并访问本地曲线和草图驱动的阵列。（5）获取实体文件夹切割清单类型。（6）获取或设定是否在工程图中显示模型断开视图。（7）在装配体中镜像零部件时，指定更多选项。（8）将宽度配合添加到装配体。（9）在打印工程图文档时，指定是否打印指定图层。（10）获取所有由分割零件产生的实体。（11）更改分割实体以修改分割实体特征。（12）指定显示尺寸中的小数取整类型。（13）支持交叉特征。（14）指定在多体零件中保留还是删除实体。（15）在创建焊件角撑板时指定更多属性。（16）在创建结构构件顶端盖时指定更多属性。（17）访问非对称圆角。（18）在创建装饰螺纹线时指定更多属性。（19）修改可变螺距的螺旋线特征。0.2 用户界面
启动中文版SolidWorks 2015，首先出现启动界面，如图0-1所示，然后进入中文版SolidWorks 2015的用户界面。图0-1 启动界面
中文版SolidWorks 2015的用户界面如图0-2所示，主要由菜单栏、工具栏（包括标准工具栏、应用工具栏等）、管理器窗口、图形区域、状态栏、任务窗口和版本提示七部分组成。图0-2 用户界面0.2.1 菜单栏
中文版SolidWorks 2015的菜单栏如图0-3所示，包括【文件】、【编辑】、【视图】、【插入】、【工具】、【窗口】和【帮助】七个菜单。图0-3 菜单栏
此外，用户还可以通过快捷键访问菜单命令或者自定义菜单命令。在SolidWorks中右击，可以激活与上下文相关的快捷菜单，如图0-4所示。快捷菜单可以在图形区域、FeatureManager（特征管理器）设计树中使用。图0-4 快捷菜单0.2.2 工具栏
工具栏位于菜单栏的下方，一般分为两排。上排一般为【标准】工具栏，如图0-5所示；下排一般为【CommandManager（命令管理器）】工具栏，如图0-6所示。用户可以根据需要通过【工具】菜单中的【自定义】命令，在【自定义】属性管理器中自行定义工具栏的显示。图0-5 【标准】工具栏图0-6 【CommandManager】工具栏0.2.3 状态栏
状态栏显示了正在操作中的对象所处的状态，如图0-7所示。图0-7 状态栏
状态栏中提供的信息如下。（1）当用户将鼠标指针拖动到工具按钮上或者单击菜单命令时进行简要说明。（2）用户正在对草图或零件进行更改时，显示（重建模型）图标。（3）当用户进行草图相关操作时，显示草图状态及鼠标指针的坐标。（4）为所选实体进行常规测量，如边线长度等。（5）显示用户正在装配体中编辑的零件的信息。（6）在用户使用【系统选项】属性管理器中的【协作】选项时，显示可以用来访问【重装】属性管理器的图标。（7）当用户选择了【暂停自动重建模型】命令时，显示“重建模型暂停”。（8）显示或关闭快速提示，可以单击、、、等图标。（9）如果保存通知以分钟进行，显示最近一次保存后至下次保存前之间的时间间隔。0.2.4 管理器窗口
管理器窗口包括（特征管理器设计树）、（属性管理器）、（配置管理器）和（显示管理器）四个选项卡，其中【特征管理器设计树】和【属性管理器】使用比较普遍，下面进行详细介绍。
1.【特征管理器设计树】【特征管理器设计树】可以提供激活零件、装配体或工程图的大纲视图，使观察零件或装配体的生成及检查工程图图纸和视图变得更加容易，如图0-8所示。【特征管理器设计树】和图形区域为动态链接，可以在任意窗口中选择特征、草图、工程视图和构造几何体。
2.【属性管理器】
当用户选择在【属性管理器】中所定义的实体或命令时，弹出相应的属性设置。【属性管理器】可以显示草图、零件或特征的属性，如图0-9所示。图0-8 特征管理器设计树图0-9 属性管理器0.2.5 任务窗口
任务窗口包括【SolidWorks论坛】、【SolidWorks资源】、【设计库】、【文件检索库】、【查看调色板】、【外观/背景】和【自定义属性】选项卡，如图0-10所示。图0-10 任务窗口选项卡图标0.3 基本操作
本节着重介绍中文版SolidWorks 2015的一些基本操作。0.3.1 文件的基本操作
文件的基本操作由【文件】菜单下的命令控制。
1.【新建】命令
选择【文件】〡【新建】菜单命令，弹出【新建SolidWorks文件】属性管理器，如图0-11所示。图0-11 【新建SolidWorks文件】属性管理器
2.【打包】命令
此命令用来将文件打包后进行保存。选择【文件】|【打包】菜单命令，弹出【打包】窗体，如图0-12所示。文件打包可以减少其所占空间。如果是装配体文件，更可以将相关零件打包为一个压缩文件，方便以后使用。图0-12 【打包】窗体0.3.2 选择的基本操作
在中文版SolidWorks 2015中，为了帮助选择，在鼠标指针指向实体时，实体会高亮显示。鼠标指针形状根据实体类型的不同而改变，由鼠标指针形状可以知道其几何关系和实体类型，如顶点、边线、面、端点、中点、重合、交叉线等几何关系，或者直线、矩形、圆等实体类型。
单击【标准】工具栏中的（选择）按钮，进入选择状态。
1.选择单个实体
单击图形区域中的实体可将其选中。
2.选择多个实体
如果要选择多个实体，在选择第一个实体后，按住键盘上的 Ctrl键再次进行选择。
3.利用鼠标右键进行选择（1）【选择环】：使用鼠标右键连续选择相连边线组成的环。（2）【选择其他】：要选择被其他项目遮住或者隐藏的项目。（3）【选择中点】：可以选择实体的中点以生成其他实体，如基准面或者基准轴。
4.在【特征管理器设计树】中选择（1）在【特征管理器设计树】中单击相应的名称，可以选择模型中的特征、草图、基准面、基准轴等。（2）在选择的同时按住键盘上的Shift键，可以在【特征管理器设计树】中选择多个连续项目。（3）在选择的同时按住键盘上的Ctrl键，可以在【特征管理器设计树】中选择多个非连续项目。
5.在草图或者工程图文件中选择
在草图或者工程图文件中，可以使用（选择）按钮进行以下操作。（1）选择草图实体。（2）拖动草图实体或者端点以改变草图形状。（3）选择草图实体的边线或者面。（4）拖动选框以选择多个草图实体。（5）选择尺寸并拖动到新的位置。
6.使用【选择过滤器】工具栏选择【选择过滤器】工具栏（如图0-13所示）有助于在图形区域或者工程图图纸区域中选择特定项。例如，（过滤面）只允许面的选择。单击【标准】工具栏中的（切换选择过滤器工具栏）按钮，可使【选择过滤器】工具栏显现。图0-13 【选择过滤器】工具栏0.4 参考点
SolidWorks 2015可以生成多种类型的参考点以用作构造对象，还可以在彼此间已指定距离分割的曲线上生成指定数量的参考点。
单击【参考几何体】工具栏中的（点）按钮（或者选择【插入】|【参考几何体】|【点】菜单命令），弹出【点】属性管理器，如图0-14所示。在 【选择】选项组中，单击（参考实体）选择框，在图形区域中选择用以生成点的实体；选择要生成的点的类型，可以单击（圆弧中心）、（面中心）、（交叉点）、（投影）等按钮；单击（沿曲线距离或多个参考点）按钮，可以沿边线、曲线或者草图线段生成一组参考点，输入距离或者百分比数值即可，参数含义如下。（1）【距离】：按照设置的距离生成参考点数。（2）【百分比】：按照设置的百分比生成参考点数。（3）【均匀分布】：在实体上均匀分布的参考点数。（4）【参考点数】：设置沿所选实体生成的参考点数。
属性设置完成后，单击（确定）按钮，生成参考点，如图0-15所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]