【正文】 43 瓢蟲 玩具模型的仿真 .........................................................................................43 播放仿真過程 ...................................................................................................44 模型的測試 .......................................................................................................44 結(jié)論與展望 .......................................................................................................................49 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................50 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 4 前言 課題的來源，研究目的和意義 “玩具”是個(gè)很寬泛的概念，廣義上講，任何可以拿來玩的物品都可以稱為“玩具”。 隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高和運(yùn)用，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與普及不但給各行各業(yè)帶來了前所未有的生產(chǎn)高效率與管理的規(guī)?；c統(tǒng)一化，而且網(wǎng)路也把全世界的人連通到了一起，越來越多的人開始遠(yuǎn)離操場，遠(yuǎn)離體育運(yùn)動(dòng)，將大部分的休閑鍛煉時(shí)間投放到了網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境中。如何讓青少年有一個(gè)更健康的生活方式，這個(gè)問題急需解決。 中國玩具以歷史悠久、分布地區(qū)廣闊和品種豐富著稱于世，在社會(huì)生活中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。因此，玩具的研究工作不可避免的涉及美學(xué)、兒童心理學(xué)、史學(xué)、商品學(xué)科的內(nèi)容。 社會(huì)在飛速地發(fā)展，人們對物質(zhì)文化的需求不斷地提出了更新的要求。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) 。 玩具的娛樂和教育兩大功能越來越受到消費(fèi)者的密切關(guān)注，家長所要求武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 5 的玩具不僅要是孩子的親密玩伴，而且必須是他們成長的良師益友。 同時(shí) 玩具不只是兒童的專利，成年人也需要玩具。玩是人生的基本需要之一。 ” 早在春秋戰(zhàn)國時(shí)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 ” 。清代的大汕廠翁在其《海外紀(jì)事》中說： “ 人各有為適情之具，詩、書、六藝而外，以及品茶、飲酒、鉤弋、聲色、陸博，凡所以引人耳目口體之交者，不一而足。是則適情之具，外可以運(yùn)行氣脈，內(nèi)可以發(fā)越天機(jī)，而為人之助者不。玩學(xué)家的理論則認(rèn)為：玩是人的普遍性行為，是一種情感宣泄；是對生活或工作中各種事務(wù)的模仿；是人的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)的重復(fù)；是一種心理滿足；是人類認(rèn)識(shí)一切客觀事物及其發(fā)明創(chuàng)造的前提條件。人在玩中成長，認(rèn)識(shí)客觀事物，激勵(lì)進(jìn)取和創(chuàng)新精神。好的玩具，又為玩好創(chuàng)造好的條件，玩的更精彩、更有意義。于光遠(yuǎn)同志為此曾在 1988 年寫的《玩具（ 大綱）》和 1996 年寫的《補(bǔ)充》中提出將玩具作為系統(tǒng)的教材。 玩具動(dòng)力學(xué)仿真的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 中國玩具文化源遠(yuǎn)流長，遠(yuǎn)在新石器時(shí)代就出現(xiàn)了人類原始的玩具，如石球、陶塤、陶哨等。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 。有些玩具甚至成為世界科學(xué)技術(shù)和文化藝術(shù)發(fā)展的先驅(qū)或啟萌。具有很強(qiáng)的生命力，流傳至今，并創(chuàng)出輝煌。 目前在我國，玩具產(chǎn)業(yè)的 強(qiáng)大生產(chǎn)能力和相對薄弱的設(shè)計(jì)力量形成了鮮明的對比。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。廣東、江蘇、浙江、上海、山東和福建這五省一市歷來是中國玩具最重要的生產(chǎn)和出口基地，占中國玩具年銷售額的 95％以上，其中廣東占中國玩具年銷售額 50％以上，其主要生產(chǎn)基地在深圳、東莞以及沿海地區(qū)。加之現(xiàn)代化社會(huì)工作節(jié)奏日益加快，競爭激烈，腦力勞動(dòng)強(qiáng)度加重，生活壓力不斷增大。從 20 世紀(jì) 90 年代末，社會(huì)對玩具禮品的需要日益增長，并漸成風(fēng)尚。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。有一位李先生， “ 十一 ” 休假時(shí)在家里辦聚會(huì)，買玩具讓朋友們玩具，他認(rèn)為原來聚會(huì)多是唱歌、聊天，唱歌太吵，還影響鄰 里關(guān)系，光聊天太單調(diào)，玩具則是休閑時(shí)的調(diào)味品。因而北京、天津、上海、成都、泉州、佛山等一些城市，玩具吧、成人玩具柜臺(tái)、玩具酒吧悄然興起，并逐漸火熱起來。事實(shí)上，美、日等主要玩具消費(fèi)國，成人玩具早已受到重視。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。努力開拓創(chuàng)新，使我國玩具文化全面實(shí)現(xiàn)對人們的獨(dú)特教育方式和文化傳播工具的作用。而一件玩具中，塑料成本大概占據(jù)總成本的60%70%，這大大增加了塑料玩具的生產(chǎn)成本。有人認(rèn)為，國內(nèi)玩具企業(yè)面臨著如此多 的困難，制約其發(fā)展的主要因素可以歸結(jié)為質(zhì)量不高和技術(shù)含量低。 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。 作為一個(gè)發(fā)展中國家，特別在電子信息方面相比西方發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)是我們必經(jīng)的路。但美國市場上的中國玩具絕大部分打的 是國外品牌，中國只是加工生產(chǎn)。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。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。 美國堪稱世界第一大玩具市場，具有 3 大特點(diǎn)： 玩具進(jìn)口量占世界的 1/3：美 國玩具市場 80%以上的產(chǎn)品從國外進(jìn)口。到 80 年代中期，中國開始成為美國玩具業(yè)的主要生產(chǎn)地。 2020 年，美國進(jìn)口玩具 億美元， 2020 年進(jìn)口玩具 億美元，年均增長率 %。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(tái)灣。越南玩具對美出口增長很快， 2020 年時(shí)只有 30萬美元， 2020 年有近 3 千萬元，增長了 100 倍。而全亞洲只有 162 億美元，全歐洲為 192 億美元。 ； 玩具人均消費(fèi)水平最高 ：美國有 14 歲以下兒童 6300 萬，人均年消費(fèi) 287美元 。歐洲有 1 億 1 千 3 百萬兒童，人均年消費(fèi)也只有 169 美元。 美國社會(huì)對玩具安全十分重視。一旦發(fā)現(xiàn)危及兒童安全的產(chǎn)品（如易燃、漏電、涂料含鉛、零件脫落造成兒童吞噎等）， CPSA 與經(jīng)銷商都會(huì)主動(dòng)發(fā)布公告“召回”（ Recall），否則政 府會(huì)處以重罰，受傷害的賠償訴訟都會(huì)達(dá)到上千萬美元。它的會(huì)員不但包括從事制造、進(jìn)口的企業(yè)，也有從事專利 /授權(quán)、設(shè)計(jì)師、投資人、安全顧問、測試實(shí)驗(yàn)室、公關(guān)專家與媒體。 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(gè)月。因此，經(jīng)銷商必須不斷的更新玩具貨架，設(shè)計(jì)師必須不斷的改進(jìn)老產(chǎn)品、開發(fā)新產(chǎn)品。因此，不能不對美國 玩具市場的特點(diǎn)有一個(gè)全面了解，而這也是中國玩具業(yè)制訂應(yīng)對世界玩具市場變化策略的重要依據(jù)。 二、在重視玩具加工的同時(shí)，要注意開發(fā)中國特色的玩具，以提高玩具業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。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(shí)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。產(chǎn)品的革新、創(chuàng)造是玩具業(yè)成敗的關(guān)鍵。比如電影侏羅紀(jì)公園 III、哈利波特、指環(huán)王等的發(fā)行，使孩子們對電影里的人物產(chǎn)生了濃厚的興趣，玩具商及時(shí)抓住這一市場機(jī)會(huì)，發(fā)明創(chuàng)造了許多仿電影人物，結(jié)果去年美國此類產(chǎn)品的銷量比 2020 年猛增 %。 本課題的研究目標(biāo)與內(nèi)容 在對玩具的調(diào)研和了解中，認(rèn)識(shí)到玩具的重要性。 通過在對 瓢蟲 玩具進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析，聯(lián)合使用 SOLIDWORKS和 ADAMS 軟件，使自己學(xué)會(huì)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(huì)如何把外部裝配體導(dǎo)入到 ADAMS 中的方法，學(xué)會(huì)在 ADAMS 中對零件施加約束，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的方法。選中 瓢蟲 玩具作為研究對象，其方案研究流程圖 21. 圖 21 方案流程圖 SOLIDWORKS 軟件簡介 閱讀 國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn) 對玩具市場進(jìn)行相關(guān)分析 對瓢蟲玩具拆卸、拍照 對瓢蟲玩具中個(gè)零件進(jìn)行測繪 對玩具中個(gè)零件之間的相對關(guān)系進(jìn)行分析 在 Solidworks 中進(jìn)行零件的三維建模 裝配零件圖，并導(dǎo)入Adams 中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 對仿真結(jié)果進(jìn)行調(diào)試、修改、優(yōu)化 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 11 SolidWorks 為達(dá)索系統(tǒng)（ Dassault Systemes ）下的子公司，專門負(fù)責(zé)研發(fā)與銷售機(jī)械設(shè)計(jì) 軟件 的視窗產(chǎn)品。該集團(tuán)提供涵蓋整個(gè) 產(chǎn)品生命周期 的系統(tǒng)，包括設(shè)計(jì)、工程、制造和 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 等各個(gè)領(lǐng)域 中的最佳軟件系統(tǒng)，著名的 CATIAV5 就出自該公司之手，目前達(dá)索的 CAD產(chǎn)品市場占有率居世界前列。從 1995年推出第一套 SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì) 軟件 至今，至 2020 年已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由 300家經(jīng)銷商在全球 140 個(gè)國家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。 SolidWorks 軟件是世界上第一個(gè)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。該系統(tǒng)在 19951999 年獲得全球微機(jī)平臺(tái) CAD 系統(tǒng)評比第一名；從 1995 年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎(jiǎng)，其中僅從 1999 年起， 美國權(quán)威的 CAD專業(yè)雜志 CADENCE 連續(xù) 4 年授予 SolidWorks 最佳編輯獎(jiǎng)， 以表彰 SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。 由于 SolidWorks 出色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為 CAD 行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了 CAD 行 業(yè)的世界紀(jì)錄。 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。在教育市 場上，每年來自全球 4，武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 . 12 300 所教育機(jī)構(gòu)的近 145， 000 名學(xué)生通過 SolidWorks 的培訓(xùn)課程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界用戶每年使用 SolidWorks 的時(shí)間已達(dá) 5500 萬小時(shí)。 Solidworks 軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 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(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。 對于熟悉 微軟 的 Windows 系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用 SolidWorks 來搞設(shè)計(jì)了。 SolidWorks 資源管理器 是同 Windows 資源管理器一樣的 CAD 文件管理器，用它可以方便地管理 CAD 文件。 在 目前市場上所見到的三維 CAD 解決方案中， SolidWorks 是設(shè)計(jì)過程比較簡便而方便的軟件之一。 ” 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(gè)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。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁 特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑，或?yàn)楣艿?、電纜、線和管線生成路徑?？梢灾庇^地對曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角和縫合等曲面的操作?？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。 開發(fā)工 具包括 Microsoft Visual Basic for Applications (VBA)、 Visual C++， 以及其他支持 OLE 的開發(fā)程序。 PhotoWorks 為你提供方便易用的、最品質(zhì)的渲染功能。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漂亮的圖片。 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。 PhotoWorks 軟件中包括一個(gè)巨大的材質(zhì)庫和紋理庫，用戶可以自定義燈光、陰影、背景、景觀等選項(xiàng)。 PhotoWorks 高級渲染 ， 與 SolidWorks 完全集成的高級渲染軟件有效地展