利用Solid Edge實現工程計算自動化

工程師們總是需要去解決問題——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題越難，這位工程師就越成功。找到答案往往說起來容易做起來難，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。每個工程學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中。舉例來說，機械工程師一般的工作是：設計動力傳動裝置、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題。昂貴的替代性解決方案包括手動計算、在電子表格中計算或在某些情況下構建和測試物理樣機。當進行變更時，很難循環訪問或優化這些計算。

　　一個常見的例子就是確定動力傳動應用的一套滑輪的位置。雖然布置組件不是那么困難，但是滑輪直徑的簡單改變或拉伸力的增加均可能導致問題出現。一般來說，滑輪帶是按固定長度購買的。

　　Solid Edge 軟件提供了一種名為“Goal Seek”的簡易工具，可以通過一種熟悉的自由體圖方法簡化這類問題的解決。用戶只需在二維環境下畫出系統草圖，添加一些尺寸和所有約束定義，系統就會解算出期望的參數。Solid Edge 還支持基于復雜等式的參數，其結果可以直接驅動三維幾何體。

　　目前的方法有：使用計算器、電子表格進行原始評估，或在一些情況下，預計將與CAD應用協同的許可附件應用。在任何情況下，若沒有一個諸如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題，比如錯配的度量單位。Goal Seek可以解決這些問題，使設計師可專注于解決問題，無需再反復察看答案。

　　一般問題和解決之道

　　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。 在此需要基于過皮帶輪三角操作的一種復雜等式，以便生成一個充分的公式來解決這一變量。使用帶有一個參數二維解算器的 CAD系統仍要求用戶通過增加變量X來確定期望的帶長。一般而言，二維解算器將周長作為一種驅動值來處理。可設置一套特定的等式來實現這一目的，但如果另一個變量需要受到控制，比如 Y 變量，則可能還需要一套截然不同的等式。一個雙滑輪系統是簡單的，但是試圖為擁有四個或更多滑輪的系統來解決這一問題則十分復雜。進行如下數學運算就能知道原因。

　　現在知道了問題的關鍵所在，讓我們退回一點，從更簡單的方面著手。以杠桿為案例，在一端使力以撬起另一端。沿著杠桿滑動支點，上舉的力量隨之改變。圖 2 中簡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。這計算起來很簡單，但是若要舉起286磅的載荷，支點又應該放在哪呢? 如果120 英寸的長度變化，等式應該是怎樣的?

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