Системы автоматизированного проектирования автомобилей и тракторов

 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Сибирский федеральный университет 

 
 
 
 
 
 
 

Д. Л. Окладников 
Е. В. Гражданцев 
А. Ю. Ахпашев 

 
 
 

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО  

ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ  

И ТРАКТОРОВ 

 
 
 

Допущено учебно-методическим советом Сибирского федерального 
университета в качестве учебника для студентов, обучающихся 
по направлениям подготовки бакалавров 23.03.02 
«Наземные транспортно-технологические комплексы» и специа- 
 листов 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства» 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Красноярск 

СФУ 
2022 

 

УДК 629.113/.115:656.137(07) 
ББК 39.3я73 
 
О-506 

 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
С. В. Тынченко, кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфор-

матика и вычислительная техника» Сибирского государственного университета 
науки и технологий им. М. Ф. Решетнёва; 

А. В. Кузнецов, кандидат технических наук, заведующий кафедрой 

«Тракторы и автомобили» Красноярского государственного аграрного 
университета 

 
 
 
 
 
 

Окладников, Д. Л. 

О-506  Системы автоматизированного проектирования автомобилей и трак-

торов : учебник / Д. Л. Окладников, Е. В. Гражданцев, А. Ю. Ах-
пашев. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2022. – 274 с. 

 
 ISBN 978-5-7638-4619-5 

 
 
 
 

Изложены основы автоматизированного проектирования автомобилей  

и тракторов. Даны общие понятия построения трехмерных моделей с учетом применения 
основных элементов среды SOLIDWORKS. Рассмотрены современные  
и технологичные методы проектирования и анализа прочности деталей и сборочных 
узлов с возможностью практической реализации студентами собственных 
проектов в процессе изучения дисциплины. 

Предназначен для студентов, обучающихся по направлениям бакалавриата 

23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы» и специалитета 
23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства». 

 
 
 
 
 
 
 

Электронный вариант издания см.:

http://catalog.sfu-kras.ru

УДК 629.113/.115:656.137(07)
ББК 39.3я73

 
 

ISBN 978-5-7638-4619-5 
© Сибирский федеральный университет, 2022 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение ........................................................................................................ 5 

I. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СРЕДЫ SOLIDWORKS ........................... 7 

1. Теоретические основы программы SOLIDWORKS .............................. 8 
2. Эскизы и плоскости, инструменты для создания эскизов,  
взаимосвязи ................................................................................................. 16 
3. Инструменты для создания 3D-моделей .............................................. 40 
4. Сборки, сопряжения, определенные и неопределенные сборки, 
библиотека Toolbox .................................................................................... 70 
5. Крепежные отверстия, массивы, виды массивов ................................ 80 
6. Листовой металл, преобразование твердотельных деталей  
в листовые ................................................................................................... 98 
7. Сварные конструкции, сборки сварных конструкций ...................... 117 
8. Создание пружин, редактирование витков и размеров .................... 127 
9. Simulation, виды нагружений, подсчет нагрузок ............................... 135 

II. ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ SOLIDWORKS  
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАБОТ .................... 149 

10. Начальный экран SOLIDWORKS, знакомство с общими 
параметрами программы ......................................................................... 150 
11. Рабочая область пользователя, настройка шаблонов  
и параметров работы с документом ....................................................... 153 
12. Эскиз и его элементы ......................................................................... 158 
13. Создание эскиза детали вращения на примере использования 
инструмента «Повернутая бобышка»..................................................... 161 
14. Применение линейного и кругового массивов ................................ 164 
15. Применение трехмерного эскиза при создании эскиза 
пространственных конструкций ............................................................. 171 
16. Трехмерное моделирование твердых тел ......................................... 174 
17. Сборки ................................................................................................. 197 
18. Создание модели листового тела ...................................................... 208 
19. Создание сварных конструкций и их сборки .................................. 217 

20. Создание моделей пружин, редактирование витков  
и размеров ................................................................................................. 224 
21. Исследование упругодеформированного состояния  
твердых тел с применением добавления Simulation ............................. 232 
 
Библиографический список ..................................................................... 241 
Приложения .............................................................................................. 242 

Приложение 1 ................................................................................................. 242 
Приложение 2 ................................................................................................. 251 
Приложение 3 ................................................................................................. 252 
Приложение 4 ................................................................................................. 254 
Приложение 5 ................................................................................................. 257 
Приложение 6 ................................................................................................. 258 
Приложение 7 ................................................................................................. 260 
Приложение 8 ................................................................................................. 263 
Приложение 9 ................................................................................................. 265 
Приложение 10 ............................................................................................... 269 
Приложение 11 ............................................................................................... 271 

Введение 

Важным условием развития автотранспортной отрасли является фор-

мирование у студентов навыков использования современных и перспективных 
средств информационных технологий. Современная инженерная 
деятельность неизбежно связана с применением профессиональных стандартов 
и систем автоматического и автоматизированного проектирования, 
производства и инженерного анализа. Такие системы, как AutoCAD,  
T-FLEX, КОМПАС-3D, BricsCAD и SOLIDWORKS, широко используются 
для получения компьютерных моделей различных деталей сложной формы 
с последующим созданием технической документации, включая чертежи 
и управляющие программы для станков с ЧПУ.  

SOLIDWORKS – программный комплекс, предназначенный для авто-

матизации работы на этапах проектирования, конструирования, технологической 
подготовки и дальнейшего промышленного производства. Данный 
продукт обеспечивает разработку изделий любой степени сложности 
и назначения. В SOLIDWORKS используется принцип трехмерного твердотельного 
и поверхностного параметрического проектирования, что  
на практике позволяет создавать виртуализированные объемные детали  
и их компоновки в виде сборок, по которым в дальнейшем формируются 
двухмерные чертежи и спецификации в соответствии с требованиями 
ЕСКД. SOLIDWORKS также включает в себя ряд весьма востребованных 
модулей, например SOLIDWORKS Simulation, позволяющий производить 
расчёт на прочность конструкций, решать задачи механики деформированного 
твёрдого тела, проводить статический анализ деталей и сборок, 
оптимизировать различные конструкции, а значит, избегать ненужных затрат 
на использование дополнительного материала. Опираясь на результаты 
расчетов и производимого моделирования, можно сделать конструкцию 
более прочной и легкой, а следовательно, экономически более выгодной 
и практичной. 

Целью изучения курса «Системы автоматизированного проектирова-

ния автомобилей и тракторов» является: 

– формирование у студента компетенций в области владения основа-

ми механики, восприятия информации и развития пространственного 
мышления; 

– способность анализировать поставленные задачи и цели, а также 

вырабатывать пути их достижения; 

– умение логически верно, аргументированно выстраивать свои мысли 

и с учетом технической базы делать соответствующие выводы; 

– стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и ма-

стерства в сфере механики, владение навыками самостоятельной работы; 

– способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для рас-

чета и проектирования; 

– формирование умений интерпретировать результаты компьютерного 

моделирования и принимать решения по оптимизации параметров и характеристик 
своих работ. 

SOLIDWORKS – это система автоматизированного проектирования 

(САПР), использующая интуитивно понятный графический интерфейс 
Microsoft Windows, позволяющая инженерам-проектировщикам быстро 
отображать свои идеи в эскизе, экспериментировать с элементами и размерами, 
а также создавать модели и подробные чертежи. 

В данном учебнике изложен теоретический материал, приведены 

примеры по созданию трехмерных моделей, а в приложениях даны задания 
для самостоятельной работы. 

I. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ  
СРЕДЫ SOLIDWORKS 

1. Теоретические основы программы  
SOLIDWORKS 

Проектирование изделия в SOLIDWORKS состоит из нескольких эта-

пов: выбора конструктивной плоскости для создания двумерного эскиза, 
преобразования эскиза в твердотельный элемент, формирования детали  
из различных элементов, компоновки созданных деталей в сборку. При 
этом гибкие инструменты конструктора SOLIDWORKS позволяют менять 
значения любого размера и накладывать взаимосвязи на объекты в течение 
всего процесса проектирования. Процесс создания трехмерных моделей 
основан на принципах добавления или снятия материала, аналогичных 
методам реальных технологических процессов. 

Интерфейс SOLIDWORKS соответствует графическому интерфейсу 

программ семейства Microsoft Windows (рис. 1.1). Стандартные функции 
Windows обеспечивают работу с файлами (создание, открытие, сохранение 
и др.). Печать эскизов, 3D-моделей с экрана и чертежей в SOLIDWORKS 
осуществляется на любом устройстве графического вывода (плоттер, 
принтер), установленном в операционной системе. Проектирование 
в SOLIDWORKS включает создание объемных моделей деталей и сборок 
с возможностью генерировать на их основе рабочие чертежи.  

Создание нового документа в SOLIDWORKS сопровождается выбо-

ром шаблона документа: «Деталь», «Сборка» или «Чертеж». В случае выбора 
шаблона «Деталь» или «Сборка» графическая область представляет 
собой трехмерное пространство (рис. 1.2). 

Основными элементами интерфейса SOLIDWORKS являются меню, 

панели инструментов, область построения, строка состояния. Для наглядного 
представления процесса проектирования в SOLIDWORKS существует 
дерево конструирования или дерево построения (Feature Manager). Оно 
реализовано в стиле традиционного проводника Windows, обычно располагается 
в левой части рабочего окна SOLIDWORKS и представляет собой 
последовательность конструктивных элементов, образующих деталь,  
а также дополнительные элементы построения (оси, плоскости). Дерево 
построения содержит полную информацию о трехмерном объекте и динамически 
связано с областью построения. В режиме сборки дерево построения 
отображает список деталей, входящих в сборку, а также необходимые 
сопряжения деталей и сборок (рис. 1.3). 

Рис. 1.1. Общий вид программы 

 

Рис. 1.2. Окно выбора шаблонов для проектирования 

Рис. 1.3. Дерево конструирования 

Основными функциями дерева конструирования (Feature Manager) яв-

ляются: 

– выбор элементов по имени (по нажатию левой кнопки мыши); 
– определение и изменение последовательности, в которой создаются 

элементы; 

– отображение размеров элемента, которое можно выполнить, дважды 

нажав на имя элемента; 

– отображение и гашение элементов детали и компонентов сборки. 
Панель инструментов является настраиваемым элементом интерфейса. 

Пользователь имеет возможность устанавливать расположение панелей 
инструментов, их отображение в зависимости от типа документа.  

Диспетчер команд – это контекстная панель инструментов, которая 

обновляется автоматически в зависимости от панели инструментов, к которой 
требуется доступ. При построении детали «Диспетчер команд»  
по умолчанию содержит панели инструментов: «Элементы» и «Эскиз»,  
в режиме сборки – панели инструментов «Сборка» и «Эскиз».  

Быстрая настройка панелей инструментов и «Диспетчера команд» 

производится при нажатии правой кнопки мыши на границе окна соответствующей 
панели.  

Верхнее меню содержит команды SOLIDWORKS в полном объеме. 

Верхнее меню появляется на экране при наведении курсора мыши на надпись 
SOLIDWORKS в левом верхнем углу экрана. При отсутствии команды  
на панели инструментов ее всегда можно найти через верхнее меню. 

В строке состояния в нижней части окна SOLIDWORKS представлена 

информация, связанная с выполняемой функцией. Действие манипулятора 
мыши в SOLIDWORKS соответствует стандартным функциям операционных 
систем семейства Microsoft Windows.  

Выбор объектов (элементов в дереве построения, поверхностей твер-

дотельной модели в области построения, выбор объектов в плоском эскизе) 
осуществляется при нажатии левой кнопки мыши. Нажатие правой 
кнопки мыши соответствует запуску всплывающего меню объекта. 

Важной особенностью SOLIDWORKS является перемещение по мо-

дели с помощью кнопок мыши и инструментов навигации (рис. 1.4).  

 

Рис. 1.4. Инструменты для работы с отображением модели 

Рассмотрим основные инструменты для работы с отображением модели. 

Для динамического увеличения или уменьшения масштаба в графиче-

ской области можно использовать данный инструмент из контекстного 
меню (рис. 1.5). 

Можно использовать колесо мыши для увеличения или уменьшения 

масштаба (прокручиванием колеса мыши в нужном направлении). Важно 
понимать, что в процессе масштабирования масштаб модели останется 
прежним, а изменяется лишь расстояние до наблюдателя. 

Инструмент используется для масштабирования модели под графиче-

скую область (рис. 1.6). 

Инструмент используется для увеличения определенного участка или 

области модели. После того как данный инструмент вызван, необходимо 
определить границы масштабирования, перемещая курсор мыши с нажатой 
левой кнопкой мыши для увеличения выделенного прямоугольника 
(рис. 1.7). 

Рис. 1.5. Инструмент масштабирования в контекстном меню 

 

Рис. 1.6. Изменение масштаба относительно размера экрана