基于Solidworks的凸轮机构的实体建模

一、引言

    虚拟设计是一种新兴的多学科交叉技术，是以计算机仿真和建模技术为支持，利用虚拟产品模型，在产品实际加工之前对产品的性能、行为、功能和产品的可制造性进行预测，从而对设计方案进行评估和优化，以达到产品生产的最优目标。机械产品虚拟设计的关键是实体建模，通过接口为其他应用提供关于物体完整的计算机内部描述。

二、Solidworks简介

    Solidworks软件是原创的三维实体设计软件，它将基于Windows的CAD/CAE，CAM/PDM桌面集成系统贯穿于设计、分析、加工和数据管理整个过程，其模型采用参数化驱动，能够应对频繁的设计变更。

    Solidworks软件的主要特点如下：

    (1)可利用拉伸、旋转、放样、扫描、抽壳、筋板、曲面延伸、缝合等功能创建复杂的曲面模型。

    (2)具有强大的工业装配设计能力，提供自底向上或自顶向下的装配设计方法，使设计者在设计零件、毛坯件时于零件间捕捉设计关系，在装配体内设计新零件、编辑已有零件。

    (3)在设计的过程中利用Solidworks可以做机构分析、动态模拟或配合实体加工等，功能完整。

    (4)能够自动生成爆炸视图并保持装配结构和零件间的装配关系，通过动画演示爆炸过三、实体建模。

    实体建模就是在计算机中将产品的实际形状表示成为三维的模型，可以全面完整地描述形体，具有完备的几何结构的有关点、线、面、体的信息，能够记录全部的点、线、面、体的几何拓扑关系，可以实现对可见边的判断，具有消隐的功能；能顺利实现剖切、有限元网格划分、直到NC刀具轨迹的生成。经常使用的方法有线架建模、曲面建模、实体建模、基于特征建模、参数化建模。

    (一)基于特征的几何建模

    特征是指描述产品信息的集合，并可按一定的规则分类，使产品的设计及加工的全过程通过计算机并行展开。特征的引用直接体现了设计意图及一定的制造意义，使设计、分析、工艺准备、加工制造及检验等各个环节有机地联系在一起。

    基于特征的设计系统使用参数化特征，并通过各类属性来描述零件的几何形状以及它们之间的功能关系，所以系统通常提供特征库，通过布尔运算等操作来生成零件的特征表示。

    (二)参数化建模

    参数化建模就是将草图和模型中的定量信息通过工程方程变量化，使之成为可以任意调整的参数即应用约束定义和修改几何模型，实现尺寸和形状的变更。特点是要求设计者在设计初期及全过程中将形状和尺寸联合起来考虑，并且通过尺寸约束来控制形状，通过尺寸的改变来驱动形状的改变，一切以尺寸为出发点。当修改某一尺寸时，系统自动检索该尺寸在尺寸链中的位置，找到它的起始几何元素和终止几何元素，使它们按新尺寸值进行调整，得到新的几何模型。如遇到几何元素不满足约束条件的情况，则保持拓扑约束不变，按尺寸约束修改几何模型。