【正文】 。因?yàn)槔蠋煹墓膭?lì)，我才擺脫了一次次的灰心喪氣，讓我有了更加堅(jiān)定的克服困難的毅力和決心。 首先，真的很感謝曹老師對(duì)我的支持的幫助。因此，在對(duì) 海豚 玩具的研究設(shè)計(jì)是很有意義的。玩具在人類社會(huì)生活中占有重要的位置。 在修改模型之后 ， 結(jié)合實(shí)體的運(yùn)動(dòng)，本人發(fā)現(xiàn)尾巴 2 在帶動(dòng)尾巴 3 擺動(dòng)的過程中 起到 至關(guān)重要 的作用 ， 這并不是隨意添加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副就可以的； 3） 由于海豚的輪子較多， 尤其好幾個(gè)在同一條直線上，因此必須輪子必須共面，特別是不要讓發(fā)條 輪脫離地面，必須保證動(dòng)力輸出。其實(shí)尾巴 1 的擺動(dòng)不僅與距離有關(guān)，同時(shí)還與尾巴的造型有關(guān)，尾巴弧度的增加會(huì)大大影響其擺幅，這在建模之前需要一 定的計(jì)算，同時(shí)還要考慮尾巴與頭部的碰撞，所以隨意的 建模很容易導(dǎo)致仿真的失敗 ； 2） 由于尾巴有 3 節(jié)，因此每節(jié)的擺動(dòng)相互之間都有影響。在整個(gè)過程中，通過對(duì)各種參數(shù)的調(diào)節(jié)，以及不斷的建模和導(dǎo)入，經(jīng)過不懈的努力最終完成了海豚玩具的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。 尾巴 3 相對(duì)擺動(dòng)角加速度的測(cè)量 選取尾巴 2 與尾巴 3 之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副，點(diǎn)擊右鍵選擇 measure，出現(xiàn)如下對(duì)話框，如圖所示： 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 圖 49 尾巴 3 擺動(dòng)相對(duì)角加速度 點(diǎn)擊 ok， 獲得尾巴 2 與尾巴 3 擺動(dòng)相對(duì)角加速度曲線圖： 圖 50 尾巴 3 相對(duì)角加速度曲線圖 從圖中顯示，尾巴 2 與尾巴 3 之間的相對(duì)角加速度變化很快，使得它們的相對(duì)角速度在特定時(shí)間段也會(huì)發(fā)生驟變，這與仿 真過程也是一致的。 尾巴 1 擺動(dòng)角度 的測(cè)量 選擇尾巴 1 與頭部下蓋之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副 ，選擇 joint 4， 點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇measure， 出現(xiàn)如下對(duì)話框 ，在 joint measure 對(duì)話框中 進(jìn)行 參數(shù)的選擇 ： 圖 45 尾巴 1 擺動(dòng)角度的測(cè)量 點(diǎn)擊 ok，獲得尾巴 1 擺動(dòng)角度 的曲線圖： 圖 46 尾巴 1 擺角曲線圖 從曲線圖中很容易看出，尾巴 1 擺動(dòng)的最大角度為 度，當(dāng)然這與實(shí)際的 擺動(dòng)角度可能有些出入，主要原因是在尾巴建模上與實(shí)體有些出入，但是這并不影響仿真的過程。頭部的結(jié)構(gòu)十分常見，這里就不多加研究，尾巴結(jié)構(gòu)雖然 簡單，但是很巧妙，包括尾巴擺幅的控制以及每一節(jié)尾巴的連接方式都很有講究。此處為了降低仿真的難度，故將模型簡化， 直接將動(dòng)力施加在發(fā)條輪上達(dá)到預(yù)期的效果， 具體操作界面如下所示： 圖 37 施加動(dòng)力 轉(zhuǎn)動(dòng)的速度給出的是 30，其效果圖如下所示： 圖 38 發(fā)條輪動(dòng)力的施加 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 碰撞的施加 在玩具海豚中， 兩個(gè)相互接觸的部件間均需施加碰撞， 總共施加的碰撞有11 個(gè)， 操作界面如下所示： 圖 39 施加碰撞 部件的選擇通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵， contact solid，然后 pick 進(jìn)行選擇，該下拉菜單中還有關(guān)于摩擦力是否添加的 選項(xiàng)，在與地面 接觸的輪子中需要添加摩擦力，其他的則不需要， 關(guān)于摩擦系數(shù)等默認(rèn)值在界面中會(huì)有所顯示， 將動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)設(shè)為 ，靜態(tài)摩擦系數(shù)設(shè)為 ， 操作界面如下所示： 圖 40 施加摩擦力 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 海豚玩具的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 海豚玩具模型的仿真 在完成了前面的改名和施加約束之后，要完成仿真過程還需要進(jìn)行一些其他的設(shè)置，包括設(shè)置重力、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、步徑等，下面就首先介紹這些基本設(shè)置，然后來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。效果圖如下所示： 圖 34 施加固定副 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 轉(zhuǎn)動(dòng)副的施加 玩具海豚存在的轉(zhuǎn)動(dòng)副較多， 總共有 8 個(gè)，除了五個(gè)輪子之外，每節(jié)尾巴都存在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副， 操作界面如下： 圖 35 施加轉(zhuǎn)動(dòng)副 操作步驟比較簡單：首先點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，將兩個(gè)部件分別選到，然后就是選擇轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸。所有的約 束都限制系統(tǒng)的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，限制的自由度數(shù)目和類型取決于使用的約束類型 。具體步驟如下所示： 1） 打開 body 下拉菜單； 2） 選擇其中一個(gè)部件，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵； 3） 將光標(biāo)移至 rename 處點(diǎn)擊左鍵便可重命名。 點(diǎn)擊 ok便可將文件導(dǎo)入到Adams 中，導(dǎo)入界面如圖所示： 圖 31 玩具海豚導(dǎo)入 Adams 中 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 零件的重命名 裝配圖導(dǎo)入 Adams 中之后，需要對(duì)其中的零件進(jìn)行重命名 ，方便 后面工 作的順利進(jìn)行。 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 Adams 仿真 模型的導(dǎo)入 首先從 UG 中導(dǎo)出 玩具海豚的 x_t 文件，保存在桌面 。而 3 節(jié)尾巴都通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與相鄰的部件裝配在一起，每個(gè)輪子也與相鄰部件構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副裝配起來。 裝配過程： 先在 UG 裝配界面中導(dǎo)入下圖所示 底板零件固定。 在裝配過程中，選取配對(duì)對(duì)象的順序不同，其配對(duì)結(jié)果一般也不相同。 海豚 玩具的裝配過程（自底向上）： 添加海豚 玩具組件到裝配體后，還要確定各組件之間的配對(duì)關(guān)系，以確定組件的裝配位置。 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。 自頂向下裝配，是指首先設(shè)計(jì)完成裝配體，并在裝配中創(chuàng)建零部件模型，然后在拆成子裝配體和單個(gè)可以直接用于加工的零件模型。 具體的過程這里 就不再贅述了，而對(duì)尾巴擺幅控制不好就會(huì)在后面的仿 真 中帶來麻煩 ，因此尾巴 1 和下底蓋連接的那部分尺寸尤其重要，同時(shí)尾巴截面的曲率也有一定的影響。 同理對(duì)海豚上鰭操作也是一樣，下面直接給出效果圖： 圖 20 鰭的掃掠圖 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 通過掃掠得到兩部分實(shí)體，然后抽殼，求和，就得到上蓋的整體 模型 ： 圖 圖 21 海豚頭部掃掠效果圖 對(duì)尾巴建模時(shí)，同樣也是使用掃掠來完成。需要注意的是此處的曲線必須要封閉，否則無法完成掃掠。首先，以海豚的對(duì)稱中心建一個(gè)基準(zhǔn)面，在此基準(zhǔn)面上繪制出海豚的大致側(cè)面曲線；然后完成草圖，在依次建 4 個(gè)基準(zhǔn)面，繪制出海豚的實(shí)體結(jié)構(gòu)。個(gè)人認(rèn)為建模過程中的難點(diǎn)有兩個(gè)：一是對(duì)上蓋的建模；二是對(duì)尾巴的建模，尤其 要 注意 對(duì)尾巴 擺動(dòng)幅度的控制。 對(duì)于零件的建模，尤其是像玩具海豚這樣曲面造型不是很復(fù)雜時(shí)，在掌握了UG 的基本操作之后就基本上沒什么問題了。 其特征是指可以用參 數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體模型，是一個(gè)實(shí)體或者零件的具體構(gòu)成之一， 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。因此，在對(duì)實(shí)體測(cè)繪之后， 首先對(duì)玩具海豚各個(gè)部件進(jìn)行拍照，然后將照片帶入 CAD 中進(jìn)行標(biāo)注，確保與實(shí)際測(cè)量的尺寸一致。 在 ADAMS 中對(duì)玩具做運(yùn)動(dòng) 學(xué)分析。 在 裝配圖 中 添加新的組件 ， 對(duì) 所有 零件進(jìn)行裝配。為玩具的建模和裝配提供必要的制圖尺寸和定位尺寸。 課題內(nèi)容 照相， 拍攝視頻，對(duì)玩具 海豚進(jìn)行拆卸 。 可預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞、包裝、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷。 具有開放式結(jié)構(gòu)，允許用戶集成自己的子程序。 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 具有組裝、分析和動(dòng)態(tài)顯示不同模型或同一個(gè)模型在某一個(gè)過程變化的能力，提供多種“虛擬樣機(jī)”方案。 分析類型包括運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)和準(zhǔn)靜力學(xué)分析，以及線性和非線性動(dòng)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(tái)，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”。 采用 MD 方案，企業(yè)可以為它的研發(fā)工程師提供一個(gè)靈活的、共享的環(huán)境，同時(shí)使用 MSC 軟件公司一整套 “企業(yè)因各種原因繼續(xù)制造和測(cè)試物理樣機(jī)，包括滿足調(diào)測(cè)要求等，測(cè)試物理樣機(jī)可以得到在真實(shí)世界里復(fù)雜相互作用等性能。使用這套軟件可以產(chǎn)生復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)，真實(shí)地仿真其運(yùn)動(dòng)過程，并且可以迅速地分析和比較多種參數(shù)方案，直至獲得優(yōu)化的工作性能，從而大大減少了昂貴的物理樣機(jī)制造及試驗(yàn)次數(shù)，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，大幅度地縮短產(chǎn)品研制周期和費(fèi)用。 ADAMS 是集建模 、求解、可視化技術(shù)于一體的虛擬樣機(jī)軟件，是世界上目前使用范圍最廣、最負(fù)盛名的機(jī)械系統(tǒng)仿真分析軟件。 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。 ADAMS 軟件有兩種操作系統(tǒng)的版本：UNIX 版和 Windows NT/2021 版。 ADAMS 一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。 ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。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。 照片真實(shí)效果渲染 利用基于數(shù)字的設(shè)計(jì)審視，加快產(chǎn)品上市時(shí)間 ，快速成型。 集成的數(shù)字分析 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ，硬干涉檢查和軟干涉檢查 ，運(yùn)動(dòng)仿真和分析 ，動(dòng)畫過程中的動(dòng)態(tài)干涉檢查。 協(xié)同化裝配建模 可提供自頂向下、自底向上兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義方式并可在上下文 中 設(shè)計(jì) /編輯 ，高級(jí)的裝配導(dǎo)航工具 ，可圖示裝配樹結(jié)構(gòu)，可方便快速的確定部件位置 ， 對(duì)裝配件的簡化表達(dá)，隱藏或關(guān)掉特定組件。 幾何特征 ：具有凸墊、鍵槽、凸臺(tái)、斜角、挖殼等特征、用戶自定義特征 、引用模式 。包括直紋面、掃描面、通過一組曲線的自由曲面、通過兩組類正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標(biāo)準(zhǔn)二次曲線方法放樣、等半徑和變半徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動(dòng)態(tài)拉動(dòng)調(diào)整曲面、等距或不等距偏置 、曲面裁減、編輯、點(diǎn)云生成、曲面編輯 等 。航空業(yè)的其它客戶還有： B/E 航空公司、波音公司、 以色列飛機(jī)公司、英國航空公司、 Northrop Grumman、伊爾飛機(jī)和 Antonov。 UGS 在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)也占有領(lǐng)先地位，擁有如 Pratt amp。多年來， UGS一直在支持美國通用汽車公司實(shí)施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，同時(shí)Unigraphics 也是日本著名