SolidWorks自顶向下方法在机械设计中的应用

1 SolidWorks软件概述

       1.1 SolidWorks软件

       SolidWorks软件是一套基于Windows开发的CAD/CAE/CAM/PDM大型桌面集成系统，它是由美国SolidWorks公司在总结并继承了大型机械CAD软件的基础上，在Windows环境下实现的首个机械化CAD软件。随着计算机技术的不断发展，SolidWorks版本的不断提高、性能也随之不断增强以及功能的不断完善，SolidWorks已经完全能满足现代企业机械设计的要求，被广泛地应用于机械设计和机械制造的各个行业。

       1.2 SolidWorks软件应用

       1.2.1 机械零件设计

       软件具有专门的机械零件设计模块，在机械零件设计中可以根据不同零件的特点，选择SolidWorks中不同的零件设计方法，并且这些设计方法十分方便、简单，易于掌握。机械设计中利用SolidWorks的草图绘制、放样和特性等功能，可以轻松地绘制出各种形状复杂形状的零件来，还可以方便地在3D立体图和2D零件图之间进行转换，便于输出和打印。

       1.2.2 装配体设计

       SolidWorks软件具有专门的装配设计模块，它能够从功能的角度出发，并根据美学原理考虑各类几何造型，其中装配体的设计主要包括自底向上的装配方法和自顶向下的装配方法，文中主要介绍SolidWorks软件在自顶向下装配方法中的应用。

       1.2.3 提高设计效率

       SolidWorks软件为用户提供了对设计图像等数据进行存储、查询、调用常用设计数据和资源的空间的设计库。通过正确使用SolidWorks的该项功能可以提高检索效率,减少零件设计过程中的重复劳动，提高零件设计的效率。

2 SolidWorks自顶向下装配设计简介

       SolidWorks自顶向下的装配方法，是一种从装配入手的零件设计方法，它通过直接在装配模型中利用已有零件的各种几何要素，并根据设计思路，在现有零件的面或基准面上创建和编辑零件的草图与轮廓，从而根据零件的各种结构特点，选用合适的零件设计方法，在装配图中直接创建新的零件设计方法。

       此方法较于传统自底向上装配方法来说应用起来比较困难，在进行自顶向上装配设计时，必须根据零件之间的相互关系和内在特殊的关联性，保证对装配模型的设计进行不断地调整和优化。这种更改是由装配模型中的部分结构进行了不同方案的结构改进和设计，能够极大地提高设计效率，十分有利于新产品的开发和研制。

3 自顶向下装配设计步骤

       SolidWorks自顶向下装配设计主要包括以下步骤：建立“顶层基本骨架”、干涉分析、运动分析。

       3.1 建立“顶层基本骨架”

       在应用SolidWorks软件进行自顶向下装配设计时，首先就要建立“顶层基本骨架”，因此，必须要考虑到自顶向下设计的特点,同时结合具体产品模型的特殊的装配结构,所有零件自身的要素来进行定位。在进行“顶层基本骨架”建立时，应先在在装配环境下绘制出装配骨架的正面草图和侧面草图。通过这两个装配骨架的草图来确定核心零件的外形尺寸,并明确表示出零件之间的详细的装配位置以及相互关联特性等。在草图的绘制过程中应该要充分地使用约束关系及尺寸之间的方程式,使整个布局草图变得简洁而又能清晰明确的表达出装配零部件的各种关系、结构功能等各种说明。这样，应用SolidWorks软件进行的自顶向下装配的产品模型就基本完成了。

       3.2 干涉分析

       在第一步建立“顶层基本骨架”装配模型完成后，就需要进行初步干涉分析,具体实现的方法是：首先对装配设计中的零部件的模型进行布尔求交运算,若出现交集，则说明零部件间存在干涉，也就是说所设计出的各种零部件不能保证完全可靠的进行装配，必须根据零部件干涉的部位和干涉程度对原设计进行修改。

       3.3 运动分析

       在完成第一步的建立“顶层基本骨架”和第二步的干涉分析后，最后就要进行运动分析。进行运动分析的主要目的，就是要模拟产品的实际运动，并得出相关动力学结果，并以此为进一步的精确设计提供必要的依据。

4 SolidWorks自顶向下装配参数化技术

       4.1 确定设计参数

       针对应用SolidWorks软件进行的自顶向下装配在进行具体操作前，首先应该要确定各个零部件的具体的性能参数、几何尺寸系列、基本结构布局与零部件之间的精确的结合形式。这些设计参数将作为进行自顶向下装配所用装配体的主驱动参数，并可以让次要参数严密的依附于主要参数，并利用方程式建立起各种次要参数与主要参数之间的相互变化关系或几何约束关系。

       4.2 进行参数驱动

       在应用SolidWorks软件进行自顶向下参数设计，并确定参数后，就应该利用Visual Basic开发工具等软件技术实现对装配零件尺寸的驱动，同时进行整体结构检验以及零部件之间的干涉检验。各种必要的应用程序可嵌入到SolidWorks的系统中，在完成加载后，各类应用程序菜单将直接出现在SolidWorks主菜单上，如同该软件的其他功能模块一样，也就使得整个操作变得更为便捷。