透過MapleSim進行挖土機零件設計與應用
挑戰
機械零件設計公司需要挖土機模型以說明他們所發展的零件能夠非常適當的被使用在挖土機上。因為是零件供應商，公司內部使用傳統工具並沒有足夠的資源或是知識來建立一個全系統的詳細模型。然而，這樣的公司卻又必須能保證其所生產的零件可以符合將來的客戶需求規格。所以此公司所面臨的挑戰是「如何能輕鬆地建立一詳細的全系統模型」，再者，當零件加入到模型中時亦能精確的預測系統的行為。
機械零件設計公司需要挖土機模型以說明他們所發展的零件能夠非常適當的被使用在挖土機上。因為是零件供應商，公司內部使用傳統工具並沒有足夠的資源或是知識來建立一個全系統的詳細模型。然而，這樣的公司卻又必須能保證其所生產的零件可以符合將來的客戶需求規格。所以此公司所面臨的挑戰是「如何能輕鬆地建立一詳細的全系統模型」，再者，當零件加入到模型中時亦能精確的預測系統的行為。
所以挖土機模型必須考慮當挖土機新增加零件時，會不會影響挖土機操作時的安全性與穩定性？其挖土機的負荷能力會不會嚴重地受到零件的影響?這些都是必須能在挖土機系統模型中被模擬與處理的重要工作。
在過去，機械零件設計公司使用客製化軟體來處理一些基本設計以及安全性問題。但是，這些套裝軟體，在很早期即被發展出來了，其所提供的功能有限, 只能使用在局部的考量上。所以當系統經過這麼長時間的發展後，這些早期發展出來的客製化套裝軟體已經不適合系統功能發展的需求了。此外，維護公司內部使用的這些客製化套裝軟體也越來越困難，如軟硬體升級後之新舊版本相容性問題可能需要新的替代解決方案等等。
解決辦法
MapleSim屬於現代高性能物理建模工具，特別適合建立多領域系統模型，如挖土機系統，其所包含的機構、液壓、以及電力電子元件等，必須能夠平順地結合在一起以適當的操作系統。
MapleSim屬於現代高性能物理建模工具，特別適合建立多領域系統模型，如挖土機系統，其所包含的機構、液壓、以及電力電子元件等，必須能夠平順地結合在一起以適當的操作系統。
使用MapleSim多體機構元件庫，可以簡單地透過使用旋轉元件連結剛體元件的方式來建立挖土機模型。只要透過拖放的方式將適當的元件拉到建模區，再將其連結在一起即可，輕輕鬆鬆地只要幾分鐘即可完成模型建立。
使用MapleSim所建立的完整參數化(fully parameterized)機構模型，可以作為基本挖土機模型。透過修改構件架構，如修改為兩手臂構件或是三手臂構件，以產生具有新的力學理論的挖土機模型。結合不同領域的元件(如馬達與液壓缸等等)，MapleSim可以隨時修改或是新增，以簡單且直覺地方式提供進一步的設計分析。
使用MapleSim所建立的完整參數化(fully parameterized)機構模型，可以作為基本挖土機模型。透過修改構件架構，如修改為兩手臂構件或是三手臂構件，以產生具有新的力學理論的挖土機模型。結合不同領域的元件(如馬達與液壓缸等等)，MapleSim可以隨時修改或是新增，以簡單且直覺地方式提供進一步的設計分析。
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使用MapleSim建立挖土機模型可以執行以下任務：
- 輕鬆建立挖土機系統的3D運動模型, 並透過視覺化動畫效果, 顯示挖土機的運動軌跡與範圍
- 當給定負載時(例如: 不同的土壤重量)，可觀察挖土機系統的動態響應
- 可執行穩定性分析，如確認出可能導致挖土機翻覆(tip-over)的條件等
- 可分析挖土機臂上各連結關節處的負載
- 透過Maple的最佳化處理程序, 執行設計參數最佳化, 以取得最佳化設計所需要的設計參數值
- 輕鬆建立挖土機系統的3D運動模型, 並透過視覺化動畫效果, 顯示挖土機的運動軌跡與範圍
- 當給定負載時(例如: 不同的土壤重量)，可觀察挖土機系統的動態響應
- 可執行穩定性分析，如確認出可能導致挖土機翻覆(tip-over)的條件等
- 可分析挖土機臂上各連結關節處的負載
- 透過Maple的最佳化處理程序, 執行設計參數最佳化, 以取得最佳化設計所需要的設計參數值
