利用Solid Edge實(shí)現(xiàn)工程計(jì)算自動(dòng)化

工程師們總是需要去解決問題——因?yàn)樗麄兊墓ぷ骶驮谟诖恕Ｌ岢鲇行Ы鉀Q方案的速度越快或解決的問題越難，這位工程師就越成功。找到答案往往說起來(lái)容易做起來(lái)難，這要取決于問題或解決問題的工具。雖然用于解決問題的公式或方法眾所周知，工程師們卻常常需要從頭開始解決問題。在許多情況下，一些問題的答案都不是能在書本上能找到的。每個(gè)工程學(xué)科都有其自身獨(dú)特的難題，這些難題往往可歸到一些通用的分類中。舉例來(lái)說，機(jī)械工程師一般的工作是：設(shè)計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)裝置、構(gòu)建結(jié)構(gòu)框架以及使用自由草圖和已知工程計(jì)算就可輕松解決的許多其他問題。昂貴的替代性解決方案包括手動(dòng)計(jì)算、在電子表格中計(jì)算或在某些情況下構(gòu)建和測(cè)試物理樣機(jī)。當(dāng)進(jìn)行變更時(shí)，很難循環(huán)訪問或優(yōu)化這些計(jì)算。

　　一個(gè)常見的例子就是確定動(dòng)力傳動(dòng)應(yīng)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(dǎo)致問題出現(xiàn)。一般來(lái)說，滑輪帶是按固定長(zhǎng)度購(gòu)買的。

　　Solid Edge 軟件提供了一種名為“Goal Seek”的簡(jiǎn)易工具，可以通過一種熟悉的自由體圖方法簡(jiǎn)化這類問題的解決。用戶只需在二維環(huán)境下畫出系統(tǒng)草圖，添加一些尺寸和所有約束定義，系統(tǒng)就會(huì)解算出期望的參數(shù)。Solid Edge 還支持基于復(fù)雜等式的參數(shù)，其結(jié)果可以直接驅(qū)動(dòng)三維幾何體。

　　目前的方法有：使用計(jì)算器、電子表格進(jìn)行原始評(píng)估，或在一些情況下，預(yù)計(jì)將與CAD應(yīng)用協(xié)同的許可附件應(yīng)用。在任何情況下，若沒有一個(gè)諸如Solid Edge的Goal Seek 的綜合解決方案，達(dá)成的解決方案很容易出現(xiàn)問題，比如錯(cuò)配的度量單位。Goal Seek可以解決這些問題，使設(shè)計(jì)師可專注于解決問題，無(wú)需再反復(fù)察看答案。

　　一般問題和解決之道

　　以圖1中的滑輪系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)的 25英寸(635毫米)帶長(zhǎng)。 在此需要基于過皮帶輪三角操作的一種復(fù)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(shù)二維解算器的 CAD系統(tǒng)仍要求用戶通過增加變量X來(lái)確定期望的帶長(zhǎng)。一般而言，二維解算器將周長(zhǎng)作為一種驅(qū)動(dòng)值來(lái)處理。可設(shè)置一套特定的等式來(lái)實(shí)現(xiàn)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(tǒng)是簡(jiǎn)單的，但是試圖為擁有四個(gè)或更多滑輪的系統(tǒng)來(lái)解決這一問題則十分復(fù)雜。進(jìn)行如下數(shù)學(xué)運(yùn)算就能知道原因。

　　現(xiàn)在知道了問題的關(guān)鍵所在，讓我們退回一點(diǎn)，從更簡(jiǎn)單的方面著手。以杠桿為案例，在一端使力以撬起另一端。沿著杠桿滑動(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(jì)算起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是若要舉起286磅的載荷，支點(diǎn)又應(yīng)該放在哪呢? 如果120 英寸的長(zhǎng)度變化，等式應(yīng)該是怎樣的?

　　重新安排等式的工作量隨著每個(gè)問題的出現(xiàn)而增加。出錯(cuò)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)問題之必要性。要求變更輸入?yún)?shù)，以獲得預(yù)期結(jié)果的其他常見問題包括： 更具載荷確定梁尺寸、通過變化一些邊際參數(shù)優(yōu)化區(qū)域、找到四桿機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵角度、根據(jù)不變帶長(zhǎng)找到滑輪位置、計(jì)算平衡點(diǎn)、計(jì)算最大值和許多其他實(shí)踐情況。