机械设计中三维设计软件的应用
CAXA三维实体设计在机械设计基础教学中的应用
CAXA三维实体设计在机械设计基础教学中的应用【摘要】在机械设计基础课程中应用CAXA三维实体设计技术，将抽象的机械工作原理、运动关系、零件装配转化为直观的视觉表现，并运用团队学习的方式培养学生的技术能力、创新能力和社会能力，为后续课程的学习以及走上工作岗位打下基础。
【关键词】CAXA三维实体设计机械设计基础创新机械设计基础是机电类高职学生必须学习的重要的专业基础课之一，是继机械制图、机械制造基础之后与工程实践紧密联系的一门课程，对学生毕业后从事机械制造、装配、维修等工作有十分重要的意义。
很多教师以往在教学上比较注重讲述常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，往往是忽略学生对整体机构的认知，对零件装配工艺的认知。
然而对于以培养高端技能型人才为目的的高职教育，更应该突出学生应用能力的培养，所以综合大部分高职学生的学习能力、学习方法、理解水平，本着够用、实用的原则，本课程的培养目标应调整为：着力培养通过二维平面图样想象出零件的实物构造的能力；通过装配图能读懂机构的工作原理、明确各零部件的装配顺序的能力；能对原有的构造中不合理的地方做进一步的改进；能在理解的基础上进行一个小范围的设计运用。
为了达到如上培养目标，在教学上一改传统的按各章节顺序授课的方式，采用一个个有突出结构特点的模型、工装、小运动件等带动相关知识的学习。
为了有效解决从图样到实物，再从实物回到图样的正反向思维过程的建立，把CAXA三维实体设计软件带到课堂教学中加以运用，收到了较为理想的教学效果。
一、CAXA软件介绍CAXA实体设计是集创新设计、工程设计、协同设计于一体的新一代3DCAD系统解决方案。
简单易学、快速设计和兼容协同是其最大的特点。
它包含三维建模、协同工作和分析仿真等各种功能，其易操作性和设计速度可以有效帮助教师在教学上快速完成零件建模、零件装配、运动仿真等功能，有效帮助学生在有限的时间内快速完整地理解一个基本构造的知识。
关于三维CAD在机械设计中应用的研究
１３缩短 了机械设计周期 ． 采用三维 ＣＡＤ技术 ，缩短 了机械设 计周期近 １ ３ ／ ，大幅度地提高 了设计和生 产效率 。在 用三维 ＣＡＤ系统进行新机械 的开发设计时 ，只需对其 中部分零部件进
二 维 Ｃ Ｄ（ ｏ ｕｅ ｄ ｄ Ｄｅｉｎ Ａ Ｃ ｍｐ ｔｒＡｉｅ ｓ ） ｇ 是 我 国 机 械 行 业 目前 应 用 最 普 遍 的 技 术 ， 然而 ，传统 的二维 ＣＡＤ 只是 起到了电子
时 采 用 Ｃ Ｃ ＭＳ组 织 生 产 ，使 机 械 产 ＡＤ Ｉ 品设计有了新发展 。三维 Ｃ ＡＤ 技术采用 先 进 的 设 计 方 法 ，如 优 化 、 有 限 元 受 力 分 析、产品的虚拟设 计、运动 仿真 和优化设 计 等 ， 保 证 了 产 品 的设 计 质量 。 同 时 ，大
型 企 业 数 控 加 工 手 段 较 完 善 ，再 采 用
Ｃ ＡＤ／Ｃ Ｐ ＡＭ 进 行 机 械 零 件 加 工 ， ＡＰ ／Ｃ 致性 很好 ，保证 了产品 的质量 。
一
真正的 计算机辅 助设计 。
面。他们只是 做到用计算机 出图，只停 留 在这个阶 段 ，就失去 了作 用 ，因为 ＣＡＤ 是辅 助 设 计 ，不是 辅助 绘 图 。
３三 维 Ｃ ＡＤ技术在 目前 机械设 计 中 存 在 的问题
Ｃ ＡＤ技术在机械设计 中的优势是非常 明显的 ，它给企业带来 了效率和效益 。但 在 有些 企业 却效果 不好 ，主 要表 现在 ： ３ １未能真正 实现辅助设计 ． 很多使用者并未 实现真正的设计 ，目 前很多单位用三维 Ｃ ＡＤ软件可以做出三维 模型 ，但仅仅是为了三维效 果图 ，并 未真 正实现运用三维 Ｃ ＡＤ软件进行整体空间设 计和 受 力分析 ，还停 留在 平面 图设 计方
三维CAD技术在机械设计中的应用
三维CAD技术在机械设计中的应用来源：机电在线发布时间：2009-4-16 9:10:49本文就装备制造业的振兴与三维CAD技术在机械设计中的应用谈一点看法，以供业内同行借鉴参考。
一、CAD技术应用的现状所有的设计都要画图，这是因为工程师无法完毅记住自己所作设计中的全部细节(那怕是较简单的)，用文字记载也不完整，因此图形表达就是唯一的方法。
这些图首先是给设计者自己看，为了记住和研究设计构思:其次是给别的工程师看，为了互相讨论交流:最后是为了给制造者看，为了将设计意图变成实物。
在设计的全过程中.原始构思是三维(3D)实体，这也是毫无疑问的。
但是，在传统的设计中，这两者之间的信息传递竟然完全依靠二维(2D)的图形表达。
以AutoC AD为代表的2D图形数字化软件对于CAD技术在我国的普及应用起到了重要的作用，也为今天CAD技术的发展奠定了十分必要的技术基础。
然而2D机械CAD技术没能解决传统设计中的一些问题，对提高设计质量的作用有限，那么影响设计质量和效益的一些问题是什么?笔者认为有以下几点:1、复杂的投影线生成对于绘制铸锻件毛坯的零件图，轮廓的相贯线和截交线画不明白，设计师经常在绘制2D图纸时相当头疼。
2、漏标尺寸，漏画图线即使经过几个人的审校，漏标尺寸和缺少线条的现象仍时有发生。
3、应力应变分析修改零件(如连杆)的尺寸是很轻易的，问题是怎么改。
要修改必须进行力学分析，否则这个连杆断了怎么办?国外的产品设计小巧轻，而我们的同类产品设计却傻大粗笨，且刚度不好。
4、数控加工处理经常有这样的情况，按照国外的产品成型制塑料制品，一眼就看出来不一样。
为什么?我们注塑模具没有给出足够的局部收缩鼻。
在这些复杂的三维问题上，依靠传统的2D设计方法无法解决。
5、设计的更新与修改CAD应用中的设计工程治理工作也变得日益重要，有些CAD应用单位，已积累了成千上万张的图纸，而且在继续增多。
这些文件中除了图形信息外，还有大量的设计参数等非图形信息，不仅要治理图形信息，还需要工具软件来处理这些复杂的设计参数治理问题。
SolidWorks三维设计及应用教案
CAD软件大致可分为高端UNIX工作站CAD系统,中端Windows微机CAD系统和低端二维微机CAD系统等三类。 （1）高端UINX工作站CAD系统 这类系统的特点是，UNIX操作系统为支撑平台，从50年代发展至今，产生了许多著名的软件。目前，这类系统中比较流行的有：PTC公司的Pro/Engineer软件、SDRC公司的I-DEAS软件和EDS公司的UG软件。 （2）中端微机的CAD系统 随着计算机技术的发展，尤其是微机的性能和Windows技术的发展，已使微机具备了中低档UNIX工作站的竞争的实力，也使基于Windows技术的微机CAD系统迅速发展。目前，国际上最流行的有SolidWorks公司的SolidWorks软件，UG公司的SolidEdge软件和Autodesk公司的MDT软件等，国内也推出清华CAD工程中心的GEMS，浙大大天公司的GSMASD，北京巨龙腾公司的龙腾CAD，北京爱宜特公司的Micro Solid、江苏杰必克超人CAD/CAM以及华正公司的CAXA-ME。 （3）低端CAD系统——二维CAD系统 纯二维CAD系统在国外已经不多，真正有名的是Autodesk公司的AutoCAD软件。AutoCAD 提供一套丰富的设计工具，嵌入的Internet技术和具有创新性的Objict ARX、Autolisp及VBA编程语言能够帮助开发人员和用户按他们的特定需求控制软件，可对多个图形文件同时进行操作，支持多任务设计环境（MDE）。
课程介绍
本课程的性质和任务 本课程的内容和学习方法
教学内容
学时分配
概述
2学时
第1章 零件参数化设计
10学时
第2章 虚拟装配设计
8学时
第3章 工程图
10学时
第4章 虚拟样机技术
UG软件在机械设计中的应用研究
UG软件在机械设计中的应用研究UG软件是目前世界上最流行的三维CAD设计软件之一，广泛应用于机械设计领域。
UG 软件具备强大的功能，能够快速、准确地完成机械设计任务。
本文就UG软件在机械设计中的应用进行分析与研究。
1. UG软件的基本功能UG软件集成了三维建模、曲面造型、图形展示、装配体、带有机械制图的全部功能模块，是一个全面的CAD软件。
各个模块功能如下：（1）三维建模：包括几何建模和曲面建模。
UG软件的三维建模功能可以快速创建各种形状的物体。
（2）曲面造型：UG软件的曲面造型功能可以方便地创建平滑的曲面、拉伸和平移操作。
用户可以通过简单的笔画操作快速创建出复杂的曲面。
（3）图形展示：UG软件的图形展示功能可以生成高质量的实时三维视图，可以快速查看和修改设计。
（4）装配体：UG软件的装配体功能可以将不同零件的组合成一个装配体，可以对装配体进行分析，检查相关零件的尺寸和配合情况。
（5）机械制图：UG软件的机械制图功能可以自动生成标准的工程图、动画、剖面图、截面视图、尺寸标注等。
用户只需要配置相关参数即可完成机械制图。
（1）形体设计UG软件可以帮助机械设计师快速创建各种形状的物体，包括立方体、球体、圆柱体等，同时还可以快速创建复杂的曲线和曲面，使设计师能够更加快速地完成产品的外观设计。
（2）装配式设计（3）运动仿真UG软件可以进行机械装置的运动仿真，可以快速推断设备所需要的运动参数，同时还可以检查整个设备的可靠性。
可以通过这种方式减少设计过程中的研发时间和成本。
（4）工艺分析UG软件可以进行工艺分析，分析制造过程中可能出现的问题，从而有效避免一些未知的错误和不必要的浪费。
（5）优化设计UG软件可以对设计进行优化，优化设计可以提高产品的质量和效率，从而增强产品在市场上的竞争力。
3. 结论UG软件是机械设计中不可缺少的工具之一。
UG软件提供了强大的三维建模、曲面造型、图形展示、装配体、带有机械制图的全部功能模块，可以快速、准确地完成机械设计任务，能够使机械设计师更快、更简便地完成设计任务，提高设计效率和精度。
Pro／e软件在机械设计与制造中的应用
Pro／e软件在机械设计与制造中的应用在机械设计中使用Pro/e软件具有直观、方便的优点，可实现全参数化、变量化设计，并且可以进行静态和动态干涉检测、有限元分析和优化设计，可大大缩短机械设计周期，提高设计效率和质量。
标签：Pro/e软件;机械设计;机械制造应用一、Pro/e软件的介绍Pro/e软件是上世纪美国参数技术公司研发的一种三维工程设计软件，由于三维软件的功能强大，参数化特征成型，使得Pro/e软件在产品零件设计、装配、模具开发产品加工及制造、工业设计、汽车设计制造、玩具等行业得到广泛应用。
Pro/e软件是集Pro/Desinger、Pro/M的造型设计和仿真设计于一体的全方位的3D 设计软件。
可以使设计人员用较短的时间设计开发产品。
下面我们就Pro/e软件的特征和主要模块进行简单的介绍。
主要特性：1、全相关性：所谓全相关性是指Pro/e软件的全部模块是全相关的。
这也就是说，如果在开发某种产品时对某处进行更改，就可以扩展到整个产品的设计中，与此同时，诸如包装体、制造数据以及设计图纸等所有工程文档都会更新。
由于全相关性在开发周期的任一点进行修改却对设计来说没有一点损失，还可以使并行工程成为可能性，所以Pro/e软件可以实现开发后期的某些功能提前发挥。
2、基于特征的参数化造型Pro/e软件的产品的几何模型的构造要素是以设计人员较为熟悉的特征。
而且这些特征都是设计人员较为熟悉的通用机械对象，并且我们可以按照预先设置进行修改。
我们通过给在装配、加工、制造和其他学科领域都使用的特征设置参数，然后再通过参数修改，很容易的进行多次设计叠代，从而实现机械产品开发。
2、数据管理为了实现产品尽快投入市场，我们必须在较短的时间内开发最多的产品，为了达到这样的目标，我们需要更多学科的工程师在同一时间对一个产品进行研发。
基于此，数据管理模块的研发成功使之成为可能。
数据管理模块就是用于管理并行工程中的同一时间进行的所有工作。
三维软件Inventor在机械设计基础课程中的应用探索
三维软件Inventor在机械设计基础课程中的应用探索摘要：Inventor是一款广泛应用于教育、机械制造等领域的综合性3D设计软件。
本文将Inventor软件引入到机械基础课程的教学中，以手摇砂轮为例，对本课程的机械零件、机械传动和机械原理三个方面进行设计。
这种设计能有效提高教学效果，激发学生的学习兴趣，促进学生综合实践能力的提高。
关键词：三维软件;Inventor;机械设计;基础课程;应用导言：Inventor软件具有强大的3D建模、装配、动画、参数化设计等计算机辅助设计功能，可以模拟机器的真实运动，有效分析机器内部零件分布广泛应用于农业工程、机械制造等领域，尤其是在机械类专业的教学中。
Inventor软件对农田播种机进行仿真优化设计；Inventor软件对制造业中斯特林发动机的设计进行了仿真，并提出了优化方案；Inventor软件在钳工培训和CNC加工课程中的应用；Inventor软件在机械基础云课堂中建立各种机构模型，通过展示模型讲解课程知识；Inventor软件的应用价值，但缺乏课程案例支持；基于Inventor软件Animation的表达式视图模块做了一个齿轮传动仿真，该方法虽然操作简单但形式单调，不适合教学。
针对上述问题，文章将Inventor软件引入教学，以“手摇砂轮”为例，设计了机械基础课程的教学应用。
机械基础课程主要分为三个模块：机械零件、机械传动和机械原理。
在机械零件模块中，手动砂轮是一个典型的部件，通过Inventor软件对其建模可用于齿轮机构教学；机械传动模块中，重点内容为齿轮传动，可利用Inventor软件的动画设计功能对手动砂轮进行移动及拆卸仿真设计进行讲解；机械原理模块的难点在于理清机械力，结合Inventor软件的应力分析功能，对手动砂轮中齿轮机构的受力进行分析，以便以形象的形式探索齿轮的作用力，降低教学难度。
1手摇砂轮的建模齿轮机构是机械基础课程中的重要难点内容。
三维软件的应用现状与发展前景
三维软件CAD/CAM是在三维软件CAD和三维软件CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在三维软件生产中综合应用的一个新的飞跃。
三维软件CAD/CAM是改造传统三维软件生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。
它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、三维软件结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。
三维软件CAD/CAE在技术的迅猛发展，软件，硬件水平的进一步完善，为三维软件工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计，制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化，集成化、网络化的最优选择。
一、三维软件CAD/CAM发展概况三维软件CAD/CAM的发展状况符合通用CAD/CAM 软件的发展进程。
目前通用CAD/CAM 软件的发展现状如下:CAD技术经历了二维平面图形设计，交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。
近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚拟产品建模技术等。
随着互联网的普及，智能化(intelligent)、协同化(collaborative )、集成化(integrated)成为技术新的发展特点，使CAD技术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。
二、三维软件CAD/CAM的特点一个稳定的、可以满足实际生产设计需要的三维软件CAD/CAM系统应该具备下列特点:(l)三维软件CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力。
三维软件设计中因为三维软件的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计的。
所以无论设计什么类型的三维软件，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。
否则，就无法输人关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行。
另外，为了编制NC加工程序，计算刀具轨迹，也需要建立三维软件零件的几何模型。
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２０１３年第１８期
（总第２６１期）
咿鞫南 搏誊 ＮＯ．１８．２０１３ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ
．
２６１）
机械设计中三维设计软件的应用
刘国利姜勋祥李亮生
（东莞宏威数码机械有限公司，广东东莞５２３０８０）
摘要：机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和
形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。运用三维设
计软件，将零部件建立成三维模型进行分析，使设计目标更立体化、更形象化、更直观、更准确地展现在－＆４ｒ］面
前，极大地提高了设计的效率和设计质量
关键词：机械设计；三维模型；ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ；有限元分析；优化设计
中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１３）１ ８—００２８—０２
在机械设计中，三维设计软件的运用，能够使没计目 标以完全三维模型的形式展现，而设计蕾即可以根据该三 维模型，对零件或者设计元素的相互运动关系进行分析， 这不仅促进了总体设计框架结构的合理把握，而且能够处 理一些细微存在的不足之处，通过ｊ维设计软件有限元分 析技术的应用，可以有效地寻找出设计过程中存在的不足 之处，并予以相应的优化设计，才能尽可能地保证产品的 质量，同时省时省力地进行设计。 １ 机械设计中三维软件的选择 在机械设计过程中，常用的三维设计软件有Ａｕｔｏ— ＣＡＤ、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ｐｒｏ／ｅ、ＵＧ等等。ＡｕｔｏＣＡＤ软件主要 针对的是二维的设计方面，在三维上也涉及到～部分，在 维建模上比ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ｐｒｏ／ｅ、ＵＧ等稍微差一点，但 是相对一些比较有规则的物体，ＡｕｔｏＣＡＤ的功能会显得比 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ｐｒｏ／ｅ、ＵＧ等更加具有优势，相对比较稳定， 软件运行也较快。三维设计制作中，ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ｐｒｏ／ｅ、 ＵＧ均有强大的机械设计功能，拥有针对于机械零件的设 计模块，可以根据所设计的零件不同，进行不同方法的改 进，随时对设计中的零件进行评估分析。通过对其的应用， 能够将一些相对复杂的零件进行绘制，而且还能够便于３Ｄ 图和２Ｄ图问的转换，同时还能够根据立体图形转成２Ｄ三 视投影图。随着ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ、ｐｒｏ／ｅ、ＵＧ等版本的不断提高、 性能的不断增强以及功能的不断完善，基本能满足现代企 业机械设计的要求，并已广泛应用于机械设计和机械制造 的各个行业。设计人员可根据平时学习的习惯或擅长来选 择适合自己熟练使用的三维软件。 ２机械设计中。三维设计软件的具体应用 在机械设计中运用三维设计软件，首先是对所设计的 产品进行初步建模，做好机械设计前期的准备工作，其次 是对产品建立好的模型组装成整体，将产品的整体模型进 ２８ 行详细解析，对所设计的产品整体有大致的了解，并且通
过设计软件特有的功能，对产品设计过程中存在的细节或
者是一些没有考虑到的问题进行详细分析，对产品设计的
Ｊｒ作流程和设计的合理程度进行检验，并南给出的分析结
果，可做相应的调整及优化设计，将不正确的地方予以改正，
最后设计出成品。
以ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件为例，其设计过程我们可以分为Ｉ一
步来实现：首先是根据设汁目标的各项要求初步建立三维
模型；其次是对初步建立的三维模型进行模拟组装运行；
最后利用软件对设计目标进行模拟分析及合理性检测，从
而达到最终的设计要求。它主要包括机械零件设计、装配
设计、动画和渲染、有限元分析技术、设计优化及钣金制
作等模块，基本满足各种机械设计的需求。此软件采用参
数化设计思路，各工具栏命令之间具有相应的设计关联性，
对零件的设计修改具有快捷、准确、可靠的特点，对零件
的尺寸修改和相似零件的结构设计具有独到的技术优势。
在零件设计模块中所做的更改可以自动、快速、准确地反
映到装配、１＝程图等相应关联模块中去，同样，在装配模
型和工程图样中，更大程度地减少设计的出错率，提高了
设计工作的效率。目前，诸如此类的三维设计软件在机械
设计中得到了广泛的运用。
３三维设计软件在机械设计中的优势
三维设计软件具有出图准确、设计方便、效率高、功
能强大、简单易学等众多优势。设计者可自由选择相应的
设计工具和命令，采用最合适的设计方法，直观、方便、
高效、快捷地完成设计任务。
在机械设计中，三维设计软件的有限元分析模块是设
计者最好的设计助手之一。下面简单介绍ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件
有限元分析模块。基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ＣＯＳＭＯＳ Ｗｏｒｋｓ有限元
分析软件的特点及强大功能，对产品结构中进行静态分析，
并为产品结构的优化设计提供可靠依据。ＣＯＳＭＯＳ Ｗｏｒｋｓ