在日常工作中，常常會遇到一些復雜的計算問題，如果能巧妙地利用CAD技術，就能大量地節省時間和精力。例如，在秦皇島冶金機械有限公司的產品——鐵水罐車的設計過程中，為確定傾翻卷揚機的規格，需要計算鐵水罐的傾翻力矩，即計算把全部鐵水倒出鐵水罐所需的最大力矩。該鐵水罐的結構，如圖1所示。在該問題中，耐火磚和罐體、吊耳等固態部分的重力矩均可以較容易地計算出來，難點就在于罐內鐵水的重力矩計算，因為鐵水是流體，隨鐵水罐的旋轉，其重心位置也不斷變化，而且當鐵水流出時鐵水重量還要不斷減少。解決這個問題如果采用傳統的手工計算就非常復雜，而利用CAD技術則可以比較簡單地實現，下面就介紹一下我們在實際工作中采用的方法。

　　大家都知道，AutoCAD R14有一個功能很強的命令(MASSPROP)，可求出3D實體的重心、質量、體積和轉動慣量等，我們就利用這個功能完成了上述計算。

　　1.建立數學模型和鐵水罐內腔的3D模型

　　所建立的數學模型如圖2所示，其中各參數均已知。在本例中，先做出鐵水罐的剖面圖的一半，見圖2中粗線部分;再用修改命令(Pedit)將其轉化為多義線，并結合為一個整體;用旋轉成形命令(Revolve)作出鐵水罐內腔的3D實體。步驟如下：

　　輸入命令:Line//0，0//0，h1//R，h1;

　　輸入命令:Circle//0，-(h3-h1)//R1;

　　輸入命令:Line// R，h1//選擇至圓的切點;

　　輸入命令:Line//0，0//選擇至圓的下部向限點并修剪掉多余的圓弧使幾條線段結合成一個封閉圖形;

　　輸入命令:Pedit//選擇一條線段回車//輸入“y”響應//輸入“j”選項//用窗口選擇所有的線段回車;

　　輸入命令:Revolve//選擇建立好的圖形并回車//選擇軸線上的兩點并回車。

　　這樣，鐵水罐內腔的3D實體就建好了，其旋轉軸心為(0，0)

　　2.求鐵水罐中鐵水開始倒出的角度φ1

　　首先計算鐵水初始重量，輸入命令:Slice//0，-h,0//@1,0,0//@0,0,1//點取鐵水罐下部;輸入命令:MASSPROP//選擇鐵水3D模型并回車，即得到了鐵水的體積，再乘以鐵水密度就得到了鐵水的初始重量。然后令鐵水罐內腔模型繞(0，0)點旋轉一個小角度，因為鐵水液面近似水平，所以用通過鐵水罐嘴最低點(圖4中的A點)的平面剖切鐵水罐內腔模型。再用“MASSPROP”命令求出鐵水的重量并與鐵水的初始重量相比較，當鐵水罐內鐵水重量等于鐵水罐的初始重量時，鐵水罐旋轉的總角度就是鐵水罐中鐵水開始倒出的角度φ1，否則就再令鐵水罐內腔模型繞(0，0)點旋轉一個小角度重復以上過程，直到求出φ1為止

　　3.求鐵水未流出鐵水罐時的力矩

　　求鐵水未流出鐵水罐時的力矩，即求鐵水罐旋轉角γ小于φ1時的力矩。先令鐵水罐繞旋轉軸旋轉角γ(γ≤φ1)角，輸入命令:UCS//"W" 回車//UCS//"X"//90回車//ROTATE//選擇鐵水罐模型回車//(0，0)//γ回車//UCS/"W"回車，如圖3所示，此時鐵水未流出，其重量仍為初始值，但重心位置有所變化，因鐵水液面水平，可用垂直于Z軸的平面剖切鐵水罐模型(利用SLICE命令)，反復計算剖切后的鐵水體積，當該值等于鐵水初始值時的鐵水重心位置即鐵水的實際重心位置，用該點的X坐標乘以鐵水重量即為鐵水的力矩。以上過程最好用程序實現，但因為通常鐵水罐中鐵水力矩的最大值不在這一范圍內，所以對編程不太熟的人也可以不求這一范圍的鐵水力矩。

　　4.求鐵水開始流出時的力矩

　　求鐵水開始流出時的力矩，即求鐵水罐旋轉角γ大于φ1且小于β時的力矩。先令鐵水罐繞旋轉軸旋轉γ(γ>φ1)角(用ROTATE命令)，如圖4所示，求出鐵水罐邊緣最低點A點(也即是鐵水流出的位置)的Z坐標為：

　　然后用過A點且與Z軸垂直的平面剖切鐵水罐實體即可得到鐵水的3D模型，再利用MASSPROP命令得出鐵水的實際體積和重心位置，用鐵水體積乘以鐵水密度和重心坐標即得出了當鐵水罐旋轉γ角時鐵水的力矩。

　　通過以上計算，我們已經得到了鐵水罐在0°～β°旋轉范圍內各位置的鐵水重量、力矩等，再與鐵水罐的其他部分合成，即可求出鐵水罐總的力矩，最后再根據該力矩的最大值就可以選用合適的卷揚機了，而以上計算過程如果能用程序實現，則該過程就變得非常容易了，尤其是進行其他規格鐵水罐的計算時，只需修改相應數據和3D模型，就可以輕松求出結果。#p#分頁標題#e#

　　總之，在我們的工作中，如果能經常利用CAD技術解決實際問題，常常能收到事半功倍的效果，利用3D技術，你的工作將更輕松!