物理化学实验不但需要大量的标准仪器设备，而且非标仪器的使用也占有相当大的比例^[1]，市场上可购置的教学仪器设备在品种、功能、工艺设计上往往并不能完全满足实际教学的需求。因此往往需要自行设计一些实验仪器的辅助设备来提高实验效率。SolidWorks软件可以很好地进行三维建模，使得设计更加直观，且操作简单方便。SolidWorks软件还能及时检查尺寸干涉、计算重量及相关特性，提高产品的设计质量，对复杂结构产品装配工艺的合理安排有着非常好的指导性^[2]，不仅大大节省了成本，还能提高设计的效果。

SolidWorks软件是美国SolidWorks公司基于Windows操作系统开发的一款三维CAD软件，具有丰富的实体建模功能，易学易用^[3]，可以完成实体造型→虚拟装配→二维图纸^[4]。该软件由草图绘制、零件设计、装配、工程图、钣金设计、模具设计、运动仿真等多个模块组成，设计人员可以根据需要调用相关模块进行设计。软件采用参数化尺寸驱动建模技术，零件模型、工程图和装配是完全相关联的，对模型的修改可在各个文件中实现同步更新，非常有利于新产品在设计阶段的反复修改^[5]。下面就以等压计的稳定装置为例来介绍SolidWorks软件在物理化学实验仪器设备辅助设计中的应用。

“分解反应平衡常数的测定”^[6]，由于实验装置比较轻，在恒温水槽中容易漂浮，影响测量的准确性。以前用铁架台来固定等压计，既不方便又容易损坏等压计，需要设计一个稳定装置。

该稳定装置需要根据等压计的外观形状、尺寸大小来确定。在实验过程中，带有回流球的U型管(如图1所示)，等压计要求保持垂直，因此主体构件为一垂直面板，并安装固定夹扣。在垂直面板上需要加工四个定位圆孔来定位等压计的四个回流球，下面设计一个水平底板作为稳定装置的基座；在垂直面板两侧加装两个筋板以加固整个稳定装置的结构。另外，为了使等压计不漂浮、不倾倒，在稳定装置的底板上还需要加装一个合适重量的金属配重物。

首先是要选择垂直面板、水平底板和支撑筋板的材料。所选材料要有一定的强度，在实验过程中不易损坏而影响实验；最好选择透明的材料以使学生便于观察；所选材料不能与水发生化学反应，在水中放置不能生锈等。综合以上要求，选择5 mm厚的有机玻璃为材料，它们可以用强力胶粘连固定。其次是对金属配重物材料进行选择。由于稳定装置的空间有限，所以需要选择体积小密度大的金属材料。由于普通铁块在水中会生锈，因此选择用不锈钢块。

根据等压计的高度和宽度确定垂直面板的高度为180 mm、宽度为70 mm。根据四个回流球的直径(ϕ 30 mm)和之间的距离(30，35 mm)来确定垂直面板上四个定位孔的直径为ϕ 14 mm，距离为30和35 mm。可以使用SolidWorks软件的绘制草图和拉伸功能绘制一个高180 mm、宽70 mm、厚5 mm的长方体，再使用切除功能做出四个直径为ϕ 14 mm的定位孔。另外，固定夹扣需用螺丝安装在垂直面板上，可以使用SolidWorks软件的异型孔功能做出两个直径为ϕ 3 mm的螺纹孔。最后在SolidWorks软件零件的设计树中将垂直面板的材质指定为有机玻璃。模型如图2所示。

根据垂直面板的宽度(70 mm)确定水平底板的长度为115 mm、宽度为80 mm，同时在水平底板的中间位置钻螺纹孔用于安装不锈钢配重物。使用SolidWorks软件的草图绘制和拉伸功能先绘制出一个长115 mm、宽80 mm、厚5 mm的长方体，再使用异型孔功能做出一个直径为ϕ 5 mm的螺纹孔。最后同样在零件的设计树中将水平底板的材质指定为有机玻璃。模型如图3所示。支撑筋板模型的建立步骤与水平底板模型基本一样。

经计算不锈钢配重应达到300 g以上，形状设计为圆柱形。使用绘制草图和拉伸功能绘制一个直径为ϕ 35 mm、高46 mm的圆柱体，再使用拉伸功能和扫描切除功能在圆柱体的下面绘制一个直径为ϕ 5 mm、高4.5 mm的外螺纹。在零件的设计树中将其材质指定为不锈钢，最后使用软件的模型特征功能，可得到模型的重量为354 g，满足了对于配重物的重量要求。不锈钢配重物的模型如图4所示。

在SolidWorks软件中新建一个装配体，将所建的垂直面板、水平底板、支撑筋板和不锈钢配重物的模型依次调入装配体，同时调入已绘制好的等压计的模型，然后在软件工具箱文件中调出固定夹扣和紧固螺丝的模型，按照它们之间的配合关系依次进行装配，最终可得到完整的等压计稳定装置的装配体，如图5所示。

用SolidWorks软件将所绘制的三维模型图和装配图转化为二维工程图(见图6)，在工程图中标注尺寸和公差，并添加稳定装置各部件的材料和加工要求，最后就可以将二维工程图转换成PDF格式的图纸，供应商即可按照该图纸对各部件进行机加工并装配成完整的等压计稳定装置。

物理化学实验还有很多仪器辅助设备需要自行设计。例如“黏度计测定高聚物的相对分子质量实验”中黏度计的稳定装置，“电动势的测定”“乙酸乙酯皂化反应”“溶液中的离子反应”等实验^[6]中使用的多孔保温夹套等等，都可以通过SolidWorks软件进行设计。另外，实验需要对一些非标玻璃仪器的规格及配套的辅助仪器设备进行改进时，SolidWorks软件同样可以用来检查尺寸、计算重量、设计或修改某一部分结构。