私は機械工学に不慣れですが、科学的なバックグラウンド（数学の卒業生）があり、（ほとんどの場合）生活のためのコードを書いています。

機械装置の作成について考えがあります。私はそれがギア、リンケージ、アクチュエーターを伴うことを想定しています。

私は物事がどこに適合するかおおまかな考えを持っていますが、実際のデバイスを構築する前にソフトウェアでデザインをテストして微調整できるようにしたいと思います。明確化のポイントとして、「テスト」と言うとき、たとえば、2つのアイテムが動いているときに衝突するか、またはアイテムが互いを通過するときにそれらの間に十分な余裕があるかどうかなど、アニメーションによる表示を意味します。

これにより、設計を完成させてから設計から物理システムを構築する前に、部品の設計およびシミュレーションテストを行うことができます。

ステージは次のとおりです。

1. ソフトウェアで3D設計を構築する
2. シミュレーションを実行して「機能する」かどうかを確認し、設計が修正されていない場合は繰り返します
3. 「機能する」設計から物理システムを構築

私は、システムが3つのサブシステムで構成されていることを理解しました。

したがって、私は各サブコンポーネントを完全なシステムに統合する前に、それらを設計およびテストしたいと思います。

私の質問はこれです：

• これが現実の世界での設計方法ですか？
• 私が計画したスキームの長所と短所は何ですか？

私はFreeCADを使用して設計とテストを行うつもりです。

回答：はい、これはまさに現実の世界で行われている方法です。あなたが説明したのは、CADでシステムをチェックするための仕事です。

設計プロセスを一通り進めてほしいとのことですので、以下に詳しく説明します。これのほとんどはCADを含まないことに注意してください。CADは非常に貴重ですが、鉛筆と紙を先に用意する準備ができている場合のみです。また、これはあくまでも私の設計プロセスであり、それが物事を進める唯一の方法ではないことにも注意してください。

準備

設計を開始するときは、まず、どのスペースに収める必要があるか、どのインターフェイスとインターフェースする必要があるか、入力と出力は何かなどの一般的なパラメーターを理解することから始めます。（具体的な例として）長いパイプのパイプを取り、それを所定のセクションにカットするマシンを作っているとしましょう。私の最初のステップは、入力するパイプのサイズと材質、マシンがパイプを切断する長さ、パイプを切断するために使用する方法、およびスペースの大きさを決定することです当該機械の製造現場。

次に、私が考えていることの非常に大まかなスケッチを作成します。パイプカッターの例では、「カッター」というラベルの付いたボックスと、パイプの重量の直径と長さのラベルが付いた線のように単純な場合があります。

次のステップは、どんな力、速度などが必要になるかを計算するためにいくつかの計算を行うことです。数学の出身だとおっしゃっていたので、ここではあまり詳しく説明しません。

通常、ここで別のスケッチを作成しますが、関係する力を知っているので、コンポーネントがどれほど大きくなる必要があるかについて少し感じました。

計算を終えた後、自分のニーズを満たす商用部品を探し、それらの部品のCADファイルまたは機械製図を（可能な場合）ダウンロードします。

商用パーツができたら、別のスケッチを作成します。今回は、商用パーツの相対位置をラベル付きのインターフェースで示し、構築する必要のあるサポート構造の種類を確認します。

3Dモデリング

この時点で、ついにCADパッケージを作成しました。オンラインで3Dモデルを入手できない市販のパーツの3Dモデルを作成することから始めて、サポート構造パーツに進み、最後にすべてのパーツをアセンブリに組み立てます。

これまでにCADを使用したことがない場合、おそらく非常に気になる部分があります。

3D CADでは、各パーツを描画する必要があります（通常は、商用パーツとして提供されるものか、独自のパーツファイル内の単一の材料から作成されるもののいずれかです。パーツファイルを作成したら、アセンブリと呼ばれるものを作成できます。アセンブリを使用すると、複数のパーツファイルを選択してそれらの間のリンケージを定義できます。CADプログラムには「衝突」の意味がないため、他のフェイスと位置合わせされている面、それらの距離などをプログラムに通知する必要があります。各パーツは開始します2つの面を平行に指定すると、1つの自由度が削除され、メイト（2つのサーフェスが一致する）を使用すると、2つまたは3つが削除されます。

FreeCad

私はFreeCadを使用していないため、長所と短所について具体的にコメントすることはできませんが、これはおそらく推測です。長所は、無料であり、機能するディメンションと機能しないものを確認できることです。 、短所は、商用ソフトウェアの方が使いやすいだろうということです。

CADは、幾何学的干渉と特別な設計を決定するために不可欠です。CADパッケージで有限要素が使用されている場合、データは応力とひずみの計算に使用できます（システムが負荷に耐えるかどうかを判断します）。システムが動的になる場合、静的負荷と動的負荷があるため、これは複雑になる可能性があります。動的負荷は、モデルがさまざまな負荷を受ける場合に計算する必要があります。

機械的強度に加えて、シミュレーションを使用して決定する必要がある他のパラメーターがあります。サスペンションシステムを設計しているとします。ばねのばね定数とダンパーの減衰定数は、シミュレーションを使用して選択する必要があります。数学的シミュレーションは、Simulinkを使用するか、コンピューター言語でコード化して開発できます。予想される力のプロファイルとテスト条件を使用して、シミュレーションを使用してパラメータを決定できます。

私はフォーチュン500の機械工学会社で働いています。

機械システムにおける製品開発のプロセスは、広くは次のとおりです。

力、温度、圧力などの完全な仕様があり、すぐに設計を開始できると思います。最初に、仕様を満たしているかどうかにかかわらず、設計コンセプトの生成を開始します。これは、タスクを実行するジオメトリの選択、すべての操作条件での製造とパフォーマンスを容易にする材料、および指定された設計寿命の間続く適切な構造的完全性プロパティの組み合わせです。

この設計は、ソリッドコンポーネントがモデル化されるCADパッケージで完了します。

そこから、アセンブリや製造図面を作成できますが、最初に設計を検証して検証する必要があります。これは、たとえば、流体を処理する設計の設計エンベロープ、基本的な運動学および運動学、または質量バランス内で寸法が機能することを示すための基本的な数学および物理学です。

より正確な分析には、CAE（コンピューター支援エンジニアリング）またはALD（分析主導設計）と呼ばれるソフトウェアに実装された高度な方法を使用する必要があります

応力とひずみ、温度、およびある程度の流体の研究では、有限要素法を使用して、メッシュモデルといくつかの境界条件に基づいて局所特性を計算します。

ジオメトリとの流体の相互作用を研究し、圧力、温度、その他の流体および熱特性を調べるために、計算流体力学が使用されます。これは最も一般的には有限体積法の実装です。

シミュレーションと反復についてほのめかしました。それは本質的にプロセスが行われる方法です。ただし、統計的に検証された方法は、最適化された設計構成を作成するために実験計画法の理論を使用して使用されます。

どうやって乗ったのかよくわかりませんが、私は同じボートに乗っていて、困惑しています...

「ギア、リンケージ、アクチュエーターが必要になる」私は、愛好家にとって非常に難しいと思います。このレベルのモデリングには、££££の専門的な設計ソフトウェアが必要です。それが得られれば、3Dモデリングの考え方に取り掛かった後はすべて順調です。2D製図のようなものではありません。

具体的には、FreeCAD 0.16（現在の安定版[？]バージョン）をテストしていて、がっかりしました。まだ実用的な段階ではありません。2D LibreCADのような多くのオープンソースパッケージが到達しないため、ユーザビリティに到達しない可能性があると思います。また、複数のパーツを扱うことはできないため、リンクではなくリンクのみをモデル化できます。

学問的にリンクしているので、SolidWorksやSolidEdgeなどの学生/アカデミックライセンスを取得することをお勧めします。Fusion 360もあるかもしれません。それらはうまく機能し、リンケージなどに適した高さです。また、動きの範囲をモデル化することもできます。Linuxユーザーとしては残念ながら、現時点では無料で使用できる3Dモデリングパッケージはありません。

私は機械工学に不慣れですが、科学的なバックグラウンド（数学の卒業生）があり、（ほとんどの場合）生活のためのコードを書いています。

私の見解では、ソフトウェアの設計、テスト、コード化（この順序で）、および配布の方法と、CADで機械モデルを記述する方法との間には多くの類似点があります。多分これは、私が行うことのほとんどがパラメトリックモデリングであるため、たとえばパラメーターからモデルを作成する方法のレシピをコンピューターに記述し、それをテストできるためです。

あなたは確かに正しい軌道に乗っているように聞こえます。

ソフトウェアツールの場合と同様に、ツールを選択し、そのツールを理解する必要があります。

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