利用Solid Edge實(shí)現工程計算自動(dòng)化

工程師們總是需要去解決問(wèn)題——因為他們的工作就在于此。提出有效解決方案的速度越快或解決的問(wèn)題越難，這位工程師就越成功。找到答案往往說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，這要取決于問(wèn)題或解決問(wèn)題的工具。雖然用于解決問(wèn)題的公式或方法眾所周知，工程師們卻常常需要從頭開(kāi)始解決問(wèn)題。在許多情況下，一些問(wèn)題的答案都不是能在書(shū)本上能找到的。每個(gè)工程學(xué)科都有其自身獨特的難題，這些難題往往可歸到一些通用的分類(lèi)中。舉例來(lái)說(shuō)，機械工程師一般的工作是：設計動(dòng)力傳動(dòng)裝置、構建結構框架以及使用自由草圖和已知工程計算就可輕松解決的許多其他問(wèn)題。昂貴的替代性解決方案包括手動(dòng)計算、在電子表格中計算或在某些情況下構建和測試物理樣機。當進(jìn)行變更時(shí)，很難循環(huán)訪(fǎng)問(wèn)或優(yōu)化這些計算。

　　一個(gè)常見(jiàn)的例子就是確定動(dòng)力傳動(dòng)應用的一套滑輪的位置。雖然布置組件不是那么困難，但是滑輪直徑的簡(jiǎn)單改變或拉伸力的增加均可能導致問(wèn)題出現。一般來(lái)說(shuō)，滑輪帶是按固定長(cháng)度購買(mǎi)的。

　　Solid Edge 軟件提供了一種名為“Goal Seek”的簡(jiǎn)易工具，可以通過(guò)一種熟悉的自由體圖方法簡(jiǎn)化這類(lèi)問(wèn)題的解決。用戶(hù)只需在二維環(huán)境下畫(huà)出系統草圖，添加一些尺寸和所有約束定義，系統就會(huì )解算出期望的參數。Solid Edge 還支持基于復雜等式的參數，其結果可以直接驅動(dòng)三維幾何體。

　　目前的方法有：使用計算器、電子表格進(jìn)行原始評估，或在一些情況下，預計將與CAD應用協(xié)同的許可附件應用。在任何情況下，若沒(méi)有一個(gè)諸如Solid Edge的Goal Seek 的綜合解決方案，達成的解決方案很容易出現問(wèn)題，比如錯配的度量單位。Goal Seek可以解決這些問(wèn)題，使設計師可專(zhuān)注于解決問(wèn)題，無(wú)需再反復察看答案。

　　一般問(wèn)題和解決之道

　　以圖1中的滑輪系統為例，確定從 X 和 Y 維度來(lái)看必須置放張緊輪的方位，以便獲得標準的 25英寸(635毫米)帶長(cháng)。 在此需要基于過(guò)皮帶輪三角操作的一種復雜等式，以便生成一個(gè)充分的公式來(lái)解決這一變量。使用帶有一個(gè)參數二維解算器的 CAD系統仍要求用戶(hù)通過(guò)增加變量X來(lái)確定期望的帶長(cháng)。一般而言，二維解算器將周長(cháng)作為一種驅動(dòng)值來(lái)處理?？稍O置一套特定的等式來(lái)實(shí)現這一目的，但如果另一個(gè)變量需要受到控制，比如 Y 變量，則可能還需要一套截然不同的等式。一個(gè)雙滑輪系統是簡(jiǎn)單的，但是試圖為擁有四個(gè)或更多滑輪的系統來(lái)解決這一問(wèn)題則十分復雜。進(jìn)行如下數學(xué)運算就能知道原因。

　　現在知道了問(wèn)題的關(guān)鍵所在，讓我們退回一點(diǎn)，從更簡(jiǎn)單的方面著(zhù)手。以杠桿為案例，在一端使力以撬起另一端。沿著(zhù)杠桿滑動(dòng)支點(diǎn)，上舉的力量隨之改變。圖 2 中簡(jiǎn)單的自由體圖可以闡述這一概念。向左端施加100磅力可舉起右端200磅的載荷。這計算起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是若要舉起286磅的載荷，支點(diǎn)又應該放在哪呢? 如果120 英寸的長(cháng)度變化，等式應該是怎樣的?

　　重新安排等式的工作量隨著(zhù)每個(gè)問(wèn)題的出現而增加。出錯的幾率也隨之增加。后面的例子很簡(jiǎn)單，但是它表明了從不同的角度來(lái)解決一個(gè)問(wèn)題之必要性。要求變更輸入參數，以獲得預期結果的其他常見(jiàn)問(wèn)題包括： 更具載荷確定梁尺寸、通過(guò)變化一些邊際參數優(yōu)化區域、找到四桿機構中的關(guān)鍵角度、根據不變帶長(cháng)找到滑輪位置、計算平衡點(diǎn)、計算最大值和許多其他實(shí)踐情況。