【正文】 最后的運(yùn)動仿真完成了 瓢蟲 玩具的實(shí)際運(yùn)動過程。 單擊 Start or continue simulation 工具按鈕，則開始模型仿真。在這里可以修改彈簧的 倔強(qiáng)系數(shù)和剛度系數(shù)。輪子的位置通過配合中，高級配合下拉菜 單中的線性 /線性耦合來固定。 混合裝配是將自頂向下裝配和自底向上裝配組合在一起的裝配方法。 圖 318 曲面外殼 玩具的零件建模 Solidworks 提供了強(qiáng)大的基于特征的實(shí)體建模功能，用戶可以通過拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、薄壁特征、抽殼、特征陣列以及打孔等操作實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，方便地添加特征、更改特征以及 將特征重新排列，對特征和草圖進(jìn)行動態(tài)修改，并通過拖拽等方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時修改設(shè)計(jì)。 圖 313 兩條樣條曲線 這兩條曲線顯示了瓢蟲玩具的輪廓。 (3)如有必要還可以生成引導(dǎo)線來控制放樣曲面 的形狀。 (3)若想控制相切，在如圖 310 所示的 “ 起始 /結(jié)束約束 ” 面板中設(shè)置相關(guān)參數(shù)。放樣曲面的造型方法和特征造型中的對應(yīng)方法相似，放樣曲面是通過曲線之間進(jìn)行過渡而生成曲面的方法。連桿與支撐板構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。 ADAMS 軟件可以廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工程、鐵路車輛及裝備、工業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域。 分析類型包括運(yùn)動學(xué)、靜力學(xué)和準(zhǔn)靜力學(xué)分析，以及線性和非線性動力學(xué)分析，包含剛體和柔性體分析?！?Reza Sadeghi， MSC Software 公司的首席技術(shù)官說：“我們 MD 的方案排除了單點(diǎn)技術(shù)的弊端，為本田研發(fā)中心提供了最佳的平臺，用于建立更為復(fù)雜的虛擬樣機(jī)，更加真實(shí)地反映真實(shí)世界的結(jié)果”。 ADAMS 軟件由基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱 5類模塊組成。目前， ADAMS 己經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。 Solidworks 系統(tǒng)自帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫，其包含螺栓，螺母，螺釘，螺柱，鍵，銷，墊圈，擋圈，密 封圈，彈簧，型材，法蘭等常用零部件，模型數(shù)據(jù)可被直接調(diào)用。 高品質(zhì)的 圖片顯示 既然能用高質(zhì)量的圖片更方便交流 設(shè)計(jì)思想，為什么還要用陳舊的視圖表示呢？任何熟悉微軟 Windows 的人，都能用 PhotoWorks 非?？斓貙?SolidWorks 的零件和裝配體渲染成高質(zhì)量的圖片?？梢灾苯邮褂酶鞣N類型的 法蘭 、薄片等特征，正交切除、角處理以及邊線切口等鈑金操作變得非常容易。 ” 在強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括 Windows 風(fēng)格的拖 /放、點(diǎn) /擊、剪切 /粘貼）協(xié)同下，使用 SolidWorks ，整個產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。 SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。 由于使用了 Windows OLE 技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的 parasolid 內(nèi)核（由 劍橋 提供）以及良好的與 第三方軟件 的 集成技術(shù)， SolidWorks 成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。 SolidWorks 軟件是世界上第一個基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合 CAD 技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢， SolidWorks 公 司于兩年間成為 CAD/CAM 產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。 通過在對 瓢蟲 玩具進(jìn)行動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的分析，聯(lián)合使用 SOLIDWORKS和 ADAMS 軟件，使自己學(xué)會玩具測繪的方法，學(xué)習(xí)如何進(jìn)行曲面建模，熟練掌握 SOLIDWORKS 的零件建模，裝配，虛擬拆卸，虛擬裝配的方法，并學(xué)會如何把外部裝配體導(dǎo)入到 ADAMS 中的方法，學(xué)會在 ADAMS 中對零件施加約束，進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析的方法。只有注重開發(fā)生產(chǎn)有特色的中國玩具或具有自主知識產(chǎn)權(quán)的玩具，才能從根本上 提高我國玩具業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 美國兒童對玩具“喜新厭舊”的速度很快，玩具產(chǎn)品的生命周期一般不超過一年，其實(shí)主要集中在圣誕節(jié)銷售期中的三個月。歐洲有 1 億 1 千 3 百萬兒童，人均年消費(fèi)也只有 169 美元。美國前五大玩具進(jìn)口地，除中國以外，分別是日本、墨西哥 、香港、臺灣。美國是中國傳統(tǒng)玩具出口的主要市場，美國進(jìn)口的玩具 70%以上來自中國。 在這種情況下，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的運(yùn)用就顯得尤為重要。前幾年在市場上掀起 的電子寵物購買武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 7 熱潮，也是以成人為主要對象設(shè)計(jì)的。他感慨地說： “ 似也象征我的一生，爬起來，倒下去，倒下去，爬起來。我國現(xiàn)有玩具企業(yè) 2 萬余家，從業(yè)人員超過 400 萬，年產(chǎn)值 1000 多億元，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的 70％以上，其中 ,廣州的產(chǎn)值達(dá) 300 億元。它反映出我國一定歷史階段的經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、文化藝術(shù)以及人們生活條件的發(fā)展面貌，具有鮮明的民族特色 。人在玩中成長，認(rèn)識客觀事物，激勵進(jìn)取和創(chuàng)新精神。 ” 早在春秋戰(zhàn)國時期，孔夫子就在《論語》中說過： “ 飽食終日，無所用心，難矣哉！不有博弈者乎，為之猶賢乎已 ” 。當(dāng)代玩具的發(fā)展離不開對 傳統(tǒng)玩具的繼承與革新、玩具的豐富內(nèi)容和多樣形式為中國當(dāng)代玩具的生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對 各種 玩具的深入研究有助于玩具事業(yè)的興旺發(fā)達(dá)，將為當(dāng)代玩具的民族化、現(xiàn)代化提供理論依據(jù) 。如何讓青少年有一個更健康的生活方式，這個問題急需解決。隨著計(jì) 算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用，使得整個玩具的設(shè)計(jì)過程不斷簡化，大大減少了成本開支和時間周期。 本課題通過運(yùn)用 Solidworks 和 Adams 對 瓢蟲 玩具進(jìn)行運(yùn)動學(xué)的仿真，首先，對 瓢蟲 玩具進(jìn)行拆卸、測繪，然后在 SOLIDWORKS 軟件中進(jìn)行三維零件建模并裝配，裝配完后將其導(dǎo)入 ADAMS 軟件中進(jìn)行運(yùn)動學(xué)的分析和仿真，通過不斷的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了 瓢蟲 的運(yùn)動學(xué)仿真。因而玩具對青少年來說是一個很不錯的選擇，可以開發(fā)孩子智力和培養(yǎng)孩子的動手能力。 從上述分析，開展對玩具 的研究不僅僅有利于玩具自身的發(fā)展，而且對美學(xué)的研究、對社會科學(xué)的研究、對促進(jìn)民族藝術(shù)的發(fā)展，都有現(xiàn)實(shí)的意義。說明這位圣人也是贊成玩的。而玩的重要工具之一就是玩具。是中華文化優(yōu)秀傳統(tǒng)的組成部分，在中華文化發(fā)展史上占有獨(dú)特的地位。 2020 年全國玩具出口額達(dá) 150 多億美元。當(dāng)有點(diǎn)成就時，興奮、欣慰之情也直溢于言表?。?” 玩得興沖沖，被鄰居稱為 “ 好一對老小孩 ” 。因此進(jìn)入 21 世紀(jì)，我們除了繼續(xù)重視和大力發(fā)展兒童少年所需要的玩具外，也要把成人玩具的發(fā)展重視起來。它可以很好的解決我國玩具目前面臨的一些問題。因此，研究美國玩具市場的特點(diǎn)，對我國玩具出口意義重大。前五大玩具進(jìn)口，占武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 8 全美玩具進(jìn)口總額的 95%。美國玩具消費(fèi)水平是亞洲的 19 倍，歐洲的 倍。除游戲機(jī)、玩具車類產(chǎn)品，兒童在購買玩具后的“新鮮感”甚至不超過一星期。 三、密切關(guān)切玩具市場變化，不斷革新玩具產(chǎn)品。 課題的研究步驟 瓢蟲 玩具作為本課題的研究對象，通過學(xué)習(xí)和分析，對 瓢蟲 玩具的研究步驟如下： 對 瓢蟲 玩具拍照 對 瓢蟲 玩具進(jìn)行測繪，計(jì)算出各零件的尺寸和相對關(guān)系 在 SOLIDWORKS 中建立玩具的各個零件，并裝配 把裝配圖導(dǎo)入 ADAMS 中 在 ADAMS 中對各零件命名，創(chuàng)建約束 設(shè)定參數(shù)，進(jìn)行調(diào)試 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 10 研究方案與研發(fā)工具 研究方案 在 瓢蟲 玩具的虛擬仿真設(shè)計(jì)中，最后的目的是實(shí)現(xiàn) 瓢蟲 玩具在 Adams 軟件的運(yùn)動學(xué)虛擬仿真，為了得到最后的結(jié)果，要對玩具市場有一定的調(diào)研和考察，分析玩具的 研發(fā)方向和市場需求。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks 每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了 很多榮譽(yù)。資料顯示，目前全球發(fā)放的 SolidWorks軟件使用許可約 28 萬，涉及航空航天、 機(jī)車、食品、機(jī)械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī) 療器械、娛樂工業(yè)、日用品 /消費(fèi)品、離散制造等分布于全球 100 多個國家的約 3 萬 1 千家企業(yè)。 SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。零件建模 SolidWorks 提供了無與 倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。 用戶化 SolidWorks 的 API 為用戶提供了自由的、開放的、功武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 13 能完整的 開發(fā)工 具。 用 PhotoWorks 的菜單和 工具欄 中 的命令，可以容易地產(chǎn)生高品質(zhì)的三維模型圖片。第三方Solidworks 零部件數(shù)據(jù)資源庫 ， LinkAblePARTmunity 在線零部件數(shù)據(jù)資源庫 :LinkAble PARTmunity 旨在為基于 Pro/E 環(huán)境的設(shè)計(jì)者提供完善而有效的零部件三維數(shù)據(jù)資源，用于本地產(chǎn)品的開發(fā)和配置。根據(jù) 1999 年機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件國際市場份額的統(tǒng)計(jì)資料， ADAMS 軟件銷售總額近八千萬美元、占據(jù)了 51%的份額。用戶不僅可以采用通用模塊對一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專用模塊針對特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。 虛擬樣機(jī)功能的巨大發(fā)展歸功于 MDI 公司與 MTS 系統(tǒng)公司共同開發(fā)的EDM(Empirical Dynamics Models)經(jīng)驗(yàn)動力學(xué)模塊。 具有先進(jìn)的數(shù)值分析技術(shù)和強(qiáng)有力的求解器，使求解快速、準(zhǔn)確。 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 17 基于 SOLIDWORKS 的 瓢蟲 玩具的三維幾何建模 玩具的拆卸、測 繪 在 瓢蟲 玩具的虛擬仿真研究過程中，由于零件之間存在著各種相對關(guān)系，需要對玩具進(jìn)行拆卸，分析出其拆卸零件與相連接零件的運(yùn)動關(guān)系并測繪出其零件的尺寸。 如圖 34. 發(fā)條盒 彈簧 底板 凸輪 連桿 支撐板 橢圓框 偏心輪 發(fā)條軸 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 19 圖 34 零件結(jié)構(gòu)關(guān)系圖 拆掉齒輪箱后得到如圖 35 發(fā)條盒 ， 發(fā)條軸上固定了偏心輪、凸輪 。放樣曲面的屬性是在如圖 39 所示 “ 曲面 放樣 ”PropertyManager 設(shè)計(jì)樹中定義的 。其中： “ 無 ” 不應(yīng)用相切。 （ 4)單擊 “ 曲面 ” 工具欄上的 (放樣曲面 )按鈕，或選擇菜單欄中的 “ 插入 ” “ 曲面 ” “ 放樣曲面 ” 命令。我們將曲線分割成若干段，然后以每個分割點(diǎn)為基準(zhǔn) 建立垂直于底面的基準(zhǔn)面，如圖 314. 圖 314 建立新的基準(zhǔn)面 建立新的基準(zhǔn)面，是為了建立新的樣條曲線作為放樣曲面的引導(dǎo)線。 其特征是指可以用參數(shù)驅(qū)動的實(shí)體模型，是一個實(shí)體或者零件的具體構(gòu)成之一，對應(yīng)一形狀，具有工程上的意義；因此這里的基于特征就是零件模型是由各種特征生 成的，零件的設(shè)計(jì)其實(shí)就是各種特征的疊加。例如，首先創(chuàng)建幾個主要部件模型，再將其裝配在一起，然后在裝配中設(shè)計(jì)其他部件，即為混合裝配。 得到如圖322 裝配圖 322 然后添加支撐板和連桿，連桿前端叉內(nèi)平面與發(fā)條軸的配合為相切 ，得到如圖 323 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 32 裝配圖 324 然后依次添加剩余零件 ，得到如圖 325 裝配圖 325 最后 添加外殼零件 ，全部裝配完如圖 326 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 33 裝配圖 332 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 34 基于 Adams 的 瓢蟲 玩具的仿真 裝配圖導(dǎo)入 Adams 的一般步驟： 在 SOLIDWORKS 總裝配圖中單擊 【另存為】 命令，如圖 41 出現(xiàn) Parasolid對話框，選中裝配 體后單擊【確定】 圖 41 然后找到剛才保存的 文件， 將剛另存為的 .x_t 格式的 SW 文件修改為 .xmt_txt 格式。 轉(zhuǎn)動副 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 40 圖 410 彈簧 參數(shù)修改對話框 在【 Edit】中選擇【 Modify】，然后在列表中選擇【 spring_1】 ,既可以修改彈簧的其他參數(shù)，如力。 圖 413 仿真模型 步驟 1 步驟 2 步驟 3 參數(shù)設(shè)定 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 44 播放仿真過程 對模型進(jìn)行仿真后，可以通過動畫播放 (Animation)來觀看仿真過程，如圖 414 所示： 圖 414 動畫控制界面 在 Main Toolbox 中單擊 Animation 工具按鈕 ，展開選項(xiàng)區(qū)； 通 過 單 擊 Animation ： Forward , Animation : Reverse , Animation :Reset to Start 等，以及 Step Forward 和 Step Backward 等工具按鈕來控制動畫的播