利用Solid Edge实现工程计算自动化

工程师们总是需要去解决问题——因为他们的工作就在于此。提出有效解决方案的速度越快或解决的问题越难，这位工程师就越成功。找到答案往往说起来容易做起来难，这要取决于问题或解决问题的工具。虽然用于解决问题的公式或方法众所周知，工程师们却常常需要从头开始解决问题。在许多情况下，一些问题的答案都不是能在书本上能找到的。每个工程学科都有其自身独特的难题，这些难题往往可归到一些通用的分类中。举例来说，机械工程师一般的工作是：设计动力传动装置、构建结构框架以及使用自由草图和已知工程计算就可轻松解决的许多其他问题。昂贵的替代性解决方案包括手动计算、在电子表格中计算或在某些情况下构建和测试物理样机。当进行变更时，很难循环访问或优化这些计算。

　　一个常见的例子就是确定动力传动应用的一套滑轮的位置。虽然布置组件不是那么困难，但是滑轮直径的简单改变或拉伸力的增加均可能导致问题出现。一般来说，滑轮带是按固定长度购买的。

　　Solid Edge 软件提供了一种名为“Goal Seek”的简易工具，可以通过一种熟悉的自由体图方法简化这类问题的解决。用户只需在二维环境下画出系统草图，添加一些尺寸和所有约束定义，系统就会解算出期望的参数。Solid Edge 还支持基于复杂等式的参数，其结果可以直接驱动三维几何体。

　　目前的方法有：使用计算器、电子表格进行原始评估，或在一些情况下，预计将与CAD应用协同的许可附件应用。在任何情况下，若没有一个诸如Solid Edge的Goal Seek 的综合解决方案，达成的解决方案很容易出现问题，比如错配的度量单位。Goal Seek可以解决这些问题，使设计师可专注于解决问题，无需再反复察看答案。

　　一般问题和解决之道

　　以图1中的滑轮系统为例，确定从 X 和 Y 维度来看必须置放张紧轮的方位，以便获得标准的 25英寸(635毫米)带长。 在此需要基于过皮带轮三角操作的一种复杂等式，以便生成一个充分的公式来解决这一变量。使用带有一个参数二维解算器的 CAD系统仍要求用户通过增加变量X来确定期望的带长。一般而言，二维解算器将周长作为一种驱动值来处理。可设置一套特定的等式来实现这一目的，但如果另一个变量需要受到控制，比如 Y 变量，则可能还需要一套截然不同的等式。一个双滑轮系统是简单的，但是试图为拥有四个或更多滑轮的系统来解决这一问题则十分复杂。进行如下数学运算就能知道原因。

　　现在知道了问题的关键所在，让我们退回一点，从更简单的方面着手。以杠杆为案例，在一端使力以撬起另一端。沿着杠杆滑动支点，上举的力量随之改变。图 2 中简单的自由体图可以阐述这一概念。向左端施加100磅力可举起右端200磅的载荷。这计算起来很简单，但是若要举起286磅的载荷，支点又应该放在哪呢? 如果120 英寸的长度变化，等式应该是怎样的?

　　重新安排等式的工作量随着每个问题的出现而增加。出错的几率也随之增加。后面的例子很简单，但是它表明了从不同的角度来解决一个问题之必要性。要求变更输入参数，以获得预期结果的其他常见问题包括： 更具载荷确定梁尺寸、通过变化一些边际参数优化区域、找到四杆机构中的关键角度、根据不变带长找到滑轮位置、计算平衡点、计算最大值和许多其他实践情况。