机械设计工具在现今的社会占据了一个很重的地位﹐它可用于设计、修改及更新现有的零件。下面将为大家介绍一下什么是机械设计工具及其特色。
机械设计是根据用户的要求来分析及设计出机械产品、零件﹐是机械工程中重要的成分﹐同时亦是机械生及零件生产的第一步。
上图便是机械设计的图例。
而现时的机械设计工具主要都是电脑软件。而这些软件工具都是依据一个名为CAD (Computer Aided Design) 的技术演变出来的。 CAD 中有几个基本的技术最为重要﹐分别是交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等。
交互技术是指人和机器可以及时地交换信息﹐可以边构思、边修改，随时可从图形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果。例如将草图变为工作图。
图形变换的主要功能是把用户坐标系和图形输出设备的坐标系联系起来﹐通过矩阵运算来实现图形变换。
实体造型技术和曲面造型便是制作3D实体模型的关键技术。工程实体模型通常主要由基于草图的特征组成；二维草图沿着路径扫掠形成三维特征。这些可以是切割，也可以是拉伸等等。
CAD技术早期并没有实体造型的功能﹐而是在后期发展出来的。
机械设计只是CAD技术的一部分应用。 CAD 在现今已应用在多个范畴﹐如建筑设计、电子和电气、科学研究、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土木筑、地质、计算机艺术等。
上图便是其中一个用于建筑设计的例子。
而CAD应于机械设计中最重要的技术便是实体造型（Solid modeling）及曲面造型。
机械设计工具软件市面上有不少﹐而下列四种是较为常用的软件:Solidworks, AutoCAD, Pro/ENGINEER及SpaceClaim。
以上四种软件都是深受工程师欢迎及被广泛应用﹐不论是机械设计或是其他设计。而且其中三都有发出国际认可性的牌照。分别是:
CSWP (Certified SolidWorks Professional) 是SolidWorks全球认证考试。
Autodesk 认证便是AutoCAD的全球认证考试。
Pro/ENGINEER 官方专业认证计划是由PTC提供的﹐为业界所认可。
再来为大家简单介紹一下四种软件。
Solidworks
SolidWorks是世界上第一个基于Windows开发的3D CAD系统﹐因此在实体造型技术和曲面造型都在眾軟件中領先。其功能强大、易学易用和技术创新三大特点使更多工程師選擇它。而且整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。
AutoCAD
早期的AutoCAD主要是用于2D绘图、详细绘制和设计文档。3D設計是在較後期才加入的功能。由于它是最早期的2D设计工具﹐该软体推广的.dwg文件格式成为2D绘图的常用标准格式。
AutoCAD具有完善的图形绘制和图形编辑功能﹐並支持多种硬件设备和种操作平台。它的表格处理功能相对较弱，而在实际工作中，往往需要在AutoCAD中制作各种表格。
Pro/Engineer
Pro/Engineer软件是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。参数化设计即是我们可以把产品看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束它。同時Pro/Engineer采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。
SpaceClaim
SpaceClaim 是世界首个自然方式3D 设计系统﹐不同于基于特征的参数化CAD系统，SpaceClaim 能够让用户以最直观的方式对模型直接编辑﹐使用者不需具有任何工程繪圖背景。它仅有几个主要建模工具却能完成用户想要做的设计和编辑。分別是: 直接建模工具（拖拉和移动）能轻松自如地完成设计和编辑；合并工具能轻易地完成各种模型的合并和分割；填充工具能快速的填充或去除各种特征。
以下是一些用户对四种软件的看法:
AutoCAD使用上偏重2D工作﹐3D设计仍不够另外三种强大﹐而且在许多行业上所需的功能仍然是缺少的。
SolidWorks操作介面教人性化﹐好学易懂﹐大型组合件的效率最高﹐更提供AutoCAD模拟器。缺点是用家需具备强烈空间感, 否则2D草图常画错工作平面。同时亦对电脑的要求比较高。
Pro/Engineer, 模组多且齐全, 功能强, 建构条件严谨, 缺点是使用者需对电脑具备相当管理观念方能厘清软体档案架构。
SpaceClaim 简洁方便而且客易学习﹐即使没有使用CAD的经验的用家仍可轻易上手。亦是唯一一个支持鼠标手势的3D CAD工具。由于开发的年期较其他三种短﹐因此功能还有待完善。
在四种软体中比较推荐学Solidworks和SpaceClaim ﹐除了较容易学外﹐它亦是在工程界中广为使用的机械设计工具﹐而SpaceClaim 当中的直接建模技术正在悄悄地改变着CAD 领域﹐众多CAD的大公司都对此技术极为重视。
附：
Solidworks 的官网：http://www.solidworks.com/
AutoCAD的官网：http://www.autodesk.com/products/all-autocad
Pro/Engineer的官网：http://zh-cn.ptc.com/
SpaceClaim的官网：http://www.spaceclaim.com/
