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2025年CAD竞赛测试题及答案一、基础操作与基本命令应用（本大题共15分）1.（5分）在SolidWorks2024环境中，新建一个零件文件（单位设置为mm），要求完成以下操作并截图记录关键步骤：（1）将设计树中“原点”重命名为“基准原点”；（2）通过自定义命令将“线性阵列”“扫描”“基准面”三个工具添加到自定义工具栏的第一排；（3）设置系统选项：将“自动重建模型”功能关闭，将“尺寸文字高度”设置为3mm，将“默认颜色方案”改为“蓝色经典”。答案：（1）右键单击设计树中的“原点”→选择“重命名”→输入“基准原点”并确认；（2）点击菜单栏“工具”→“自定义”→在“命令”选项卡中选择“特征”分类，找到“线性阵列”并拖动至自定义工具栏；同理在“特征”分类中找到“扫描”，在“参考几何体”分类中找到“基准面”，依次添加至工具栏第一排；（3）点击“选项”（右上角齿轮图标）→“系统选项”→取消勾选“自动重建模型”；在“文档属性”→“尺寸”→“文字”→设置“高度”为3mm；在“系统选项”→“颜色”→“颜色方案”下拉菜单选择“蓝色经典”→确认。二、三维零件建模（本大题共30分）2.（30分）根据以下参数，使用SolidWorks完成“智能传感器外壳”零件建模（材质为ABS，密度1.04g/cm³）：（1）主体为长方体，长80mm、宽50mm、高35mm，顶部中心位置向下挖空形成厚度2mm的壳体（保留底部5mm实体）；（2）前侧面（长×高面）中心位置开设一个直径12mm的圆形通孔，通孔边缘倒R1mm圆角；（3）后侧面（长×高面）左侧设置一个梯形凸台，梯形上底15mm、下底25mm、高10mm、厚度（凸出方向）5mm，凸台与后侧面过渡处倒R2mm圆角；（4）顶部壳体开口处沿边缘添加宽度3mm、厚度1.5mm的翻边（翻边方向垂直向下）；（5）在壳体内部底面（保留的5mm实体部分）对称设置两个加强筋，筋板厚度2mm、高度10mm（从底面向上延伸），筋板截面为直角三角形（直角边分别为10mm和8mm）。答案：（1）新建零件→前视基准面绘制80×50矩形→拉伸凸台（深度35mm）；（2）顶部面绘制与主体外轮廓相同的矩形（偏移2mm向内）→拉伸切除（方向向下，深度=35mm-5mm=30mm），完成壳体（底部保留5mm实体）；（3）前视基准面（前侧面）绘制直径12mm圆（中心与主体中心重合）→拉伸切除（完全贯穿）→对通孔边缘使用“圆角”命令（半径1mm）；（4）后视基准面（后侧面）绘制梯形（上底15mm、下底25mm、高10mm，中心与后侧面水平中心对齐，左侧边距后侧面左边缘10mm）→拉伸凸台（深度5mm）→对凸台与后侧面的交线倒圆角（半径2mm）；（5）顶部壳体开口边缘绘制偏移3mm的闭合轮廓（与开口边缘平行）→使用“扫描”命令（轮廓为3mm宽、1.5mm厚的矩形，路径为偏移轮廓线），方向向下；（6）在壳体内部底面（保留的5mm实体面）绘制两个对称的直角三角形（直角边10mm和8mm，对称中心与壳体中心对齐）→使用“筋”命令（厚度2mm，方向向上延伸10mm，选择三角形轮廓作为筋路径）。三、装配体设计与运动仿真（本大题共25分）3.（25分）将以下零件装配成“可调式摄像头支架”，并完成指定约束与仿真：零件列表：底座（长方体100×80×15mm）、立柱（直径20mm、高120mm圆柱）、旋转关节（空心圆柱，内径22mm、外径30mm、高25mm，侧面带一个M6螺纹孔）、摄像头安装板（长60mm、宽40mm、厚5mm矩形板，四角带φ4mm通孔）；（1）底座与立柱：立柱底部与底座上表面中心重合，立柱轴线与底座上表面垂直；（2）立柱与旋转关节：旋转关节套在立柱顶部（立柱顶部高出旋转关节5mm），两者同轴约束，旋转关节可绕立柱自由旋转；（3）旋转关节与安装板：安装板通过两个M4×12螺栓（需在装配体中添加标准件）与旋转关节侧面连接（螺栓穿过安装板通孔与旋转关节螺纹孔配合）；（4）运动仿真：设置旋转关节绕立柱的旋转范围为-90°至+90°，添加马达驱动（转速30°/s），输出3秒内的旋转角度-时间曲线。答案：（1）插入底座→插入立柱→选择立柱底面与底座上表面“重合”约束→选择立柱轴线与底座上表面“垂直”约束→选择立柱底面中心与底座上表面中心“重合”约束（完成定位）；（2）插入旋转关节→选择旋转关节内圆柱面与立柱外圆柱面“同轴”约束→选择旋转关节底面与立柱顶面“距离”约束（距离值为-5mm，使立柱顶部高出5mm）→右键同轴约束→选择“允许间隙”→完成自由旋转设置；（3）插入安装板→选择安装板侧面与旋转关节侧面“平行”约束→测量安装板通孔与旋转关节螺纹孔位置（假设旋转关节螺纹孔中心距顶部10mm，安装板通孔中心距侧边10mm）→添加“距离”约束使两孔中心对齐→插入标准件库中的M4×12螺栓→选择螺栓圆柱面与安装板通孔“同轴”约束→螺栓螺纹端与旋转关节螺纹孔“配合”约束（重复操作完成第二个螺栓）；（4）进入“运动算例”→选择旋转关节与立柱的同轴约束→添加“旋转马达”（转速30°/s）→设置“限制”→最小角度-90°、最大角度+90°→运行仿真3秒→在结果中插入“角度-时间”图表→导出图表数据（3秒时角度为90°，符合转速30°/s×3s=90°，因受最大角度限制，2秒时已达60°，3秒时保持90°）。四、工程图绘制与技术要求标注（本大题共25分）4.（25分）根据第2题的“智能传感器外壳”零件，创建A4横装工程图（比例1:1），要求：（1）主视图选择前视图（显示前侧面通孔与壳体轮廓），左视图选择左侧视图（显示翻边与加强筋截面），添加一个全剖视图（通过通孔轴线的正剖视）；（2）标注所有必要尺寸（包括壳体厚度、翻边宽度与厚度、加强筋关键尺寸）；（3）标注形位公差：壳体外表面对基准A（底面）的平行度公差0.05mm，通孔轴线对基准A的垂直度公差0.03mm；（4）添加技术要求：材料为ABS，未注圆角R1mm，表面粗糙度Ra1.6μm（主要加工面）、Ra6.3μm（非加工面）。答案：（1）新建工程图→选择A4横装模板→插入主视图（前视方向）→插入左视图（左视方向）→在主视图上方插入全剖视图（剖切线通过通孔轴线，方向向下）；（2）尺寸标注：主体长80mm、宽50mm、总高35mm；壳体厚度2mm（在剖视图中标注）；翻边宽度3mm（标注开口边缘与翻边外沿距离）、厚度1.5mm（标注翻边截面厚度）；加强筋厚度2mm、高度10mm，直角三角形直角边10mm和8mm；（3）形位公差标注：在壳体外表面（顶面）添加平行度公差框（基准A为底面，公差值0.05mm）；在通孔尺寸旁添加垂直度公差框（基准A，公差值0.03mm）；（4）技术要求栏填写：①材料：ABS（密度1.04g/cm³）；②未注圆角R1mm；③表面粗糙度：主要加工面（如通孔内表面、翻边侧面）Ra1.6μm，非加工面（如壳体外表面）Ra6.3μm。五、高级建模与创新设计（本大题共25分）5.（25分）设计一款“便携式医疗设备散热罩”，要求满足以下功能与结构要求：（1）整体为流线型曲面结构，底部与设备主体贴合（贴合面为R200mm的圆弧面），顶部最高点距贴合面50mm；（2）表面均匀分布20个散热孔（直径5mm，孔心距边缘10mm以上），散热孔之间通过厚度1.2mm的加强肋连接（肋高3mm，与散热罩表面垂直）；（3）采用参数化设计，设置以下驱动参数：贴合面圆弧半径R（默认200mm）、顶部高度H（默认50mm）、散热孔直径D（默认5mm），要求修改R=250mm、H=60mm、D=6mm时，模型自动更新且结构合理；（4）进行简单的强度分析（使用SolidWorksSimulation），施加10N向下压力（作用于顶部中心区域），输出最大应力值与安全系数（材料为PC，屈服强度60MPa）。答案：（1）创建基准面1（与前视基准面成30°夹角）→在基准面1上绘制贴合面轮廓（R200mm圆弧，长度150mm）→使用“扫描曲面”命令（路径为圆弧，轮廓为点）→提供贴合面；（2）在前视基准面绘制顶部轮廓（样条曲线，最高点距贴合面50mm）→使用“填充曲面”命令连接贴合面与顶部轮廓，提供流线型外表面→实体化曲面（厚度1.5mm）；（3）在散热罩表面绘制20个均匀分布的圆（直径5mm，使用“圆周阵列”或“曲线驱动阵列”，确保孔心距边缘≥10mm）→拉伸切除形成散热孔→在相邻孔之间绘制直线（作为加强肋路径）→使用“扫描”命令（轮廓为1.2mm×3mm矩形，路径为直线）提供加强肋；（4）参数化设置：将贴合面圆弧半径、顶部高度、散热孔直径分别关联到
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