【正文】 占有獨(dú)特的地位。在促進(jìn)人們身心健康成長、豐富人們的生活內(nèi)容、增長知識(shí)、陶冶品德、勇于追求和創(chuàng)造方面起了積極的作用，成為人們文化娛樂生活中不可或缺的重要內(nèi)容之一。 我國玩具行業(yè)是從上世紀(jì) 80 年代后發(fā)展起來， 70%以上還是來料加工和來樣加工，自主開發(fā)和創(chuàng)新的能力不強(qiáng)，能夠以自創(chuàng)品牌 出口的還為數(shù)不多，要從依附式發(fā)展轉(zhuǎn)向自主式發(fā)展還需要一定的過程 [8]。我國是世界上最大的玩具制造國和出口國，全球 70％的玩具是在我國境內(nèi)制造的 [9]。 2021年全國玩具出口額達(dá) 150 多億美元。 隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們 的經(jīng)濟(jì)收入不斷增加，物質(zhì)文化生活不斷改善和提高，人們的休閑時(shí)間的延長（每年的假期達(dá)一百多天），離退休的中老年人日益增長（ 60 歲以上的人口已達(dá)到 億人）。人們?nèi)找嫘枰嗟膴蕵泛托蓍e的活動(dòng)空間，借助某種形式把緊張的腦力勞動(dòng)和生活壓力發(fā)泄出來，使身心得到輕松自由和安怡，以玩具作為休閑娛樂工具，與親人、朋友作戲，或自己欣賞把玩，或作為社會(huì)交往中互相贈(zèng)送的禮物，有的還作為收藏品等等，正好適應(yīng)了上述需要。成人玩具與兒童玩具不同， 它 更具挑戰(zhàn)性、更為復(fù)雜，玩起來頗需要些毅力、耐心和好的 心理素質(zhì)，它潛在的好處不僅僅是精神放松，更能啟迪思路，開拓思維 [11]。 進(jìn)入 21 世紀(jì)，成人玩具將會(huì)成為玩具工業(yè)的又一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。據(jù)報(bào)載：美國市場上40%以上的玩具是為成人設(shè)計(jì)的。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。 近年來，國際油價(jià)持續(xù)攀高，與石油相關(guān)的原材料價(jià)格亦隨之上揚(yáng)，塑料價(jià)格較年前上漲 30%40%。這就要求生產(chǎn)企業(yè)必須跨越原料價(jià)格高漲、貿(mào)易壁壘和 3C 認(rèn)證等重重障礙。 據(jù)此，我們不難找到解決難題的路徑：研發(fā)符合安全和環(huán)保要求的產(chǎn)品；利用科技創(chuàng)新，提高產(chǎn)品附加值，并向高檔化邁進(jìn)。它可以很好的解決我國玩具目前面臨的一些問題。 玩具在國外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 美國是中國傳統(tǒng)玩具出口的主要市場，美國進(jìn)口玩具的 70%以上來自中國。出口金額雖然不小，但出口收效僅限于加工費(fèi)。 在 2021 年美國經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)衰退和受到 “” 恐怖事件的嚴(yán)重影響，但美國玩具業(yè)仍呈發(fā)展態(tài)勢，玩具銷售總額比上一年增長 10%，其中傳統(tǒng)玩具銷售額比上年增長 %，電子游戲玩具增長 43%。 美國堪稱世界第一大玩具市場，具有 三 大特點(diǎn)： 一、 玩具進(jìn)口量占世界的 1/3：美國玩具市場 80%以上的產(chǎn)品從國始將生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移至海外，先是日本，然后是臺(tái) 灣、韓國以及其它亞洲國家。美國本土玩具 外進(jìn)口。 2021 年，美國進(jìn)口玩具 億美元， 2021 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， 2021 年時(shí)只有 30 萬美元， 2021 年有近 三千萬元，增長了 100 倍。 二、 玩具零售總額居世界各國之首 ：平均每年銷售各類玩具 30 億件， 2021年零售額達(dá)到 223 億美元，占全球市場 670 億美元的三分之一。美國是全亞洲的 倍，全歐洲的 倍。相比之下，亞洲有 十 億零 八 千 一 百萬兒童，人均年消費(fèi)只有 15 美元 。美國玩具消費(fèi)水平是亞洲的 19 倍，歐洲的 倍 [15]。聯(lián)邦政府 1969 年頒布了“保護(hù)兒童和玩具安全法案”，該法案與 1973 年頒布的“消費(fèi)者產(chǎn)品安全法案”一并成為美國玩具安全的法律框架，由美國消費(fèi)品安全協(xié)會(huì)（ CPSA）負(fù)責(zé)監(jiān)控。 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 [17]。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) [18]。 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 [19]。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 2021 年猛增 %。 所用軟件 玩具海豚的設(shè)計(jì)過程中，需要進(jìn)行三維建模和動(dòng)態(tài)仿真。 UG 軟件 Unigraphics Solutions 公司 (簡稱 UGS)是全球著名的 MCAD 供應(yīng)商 ,主要為汽車與交通、 航空航天、日用消費(fèi)品、通用機(jī)械以及電子工業(yè)等領(lǐng)域通過其虛擬產(chǎn)品開發(fā) (VPD)的理念提供多級化的、集成的、企業(yè)級的包括軟件產(chǎn)品與服務(wù)在內(nèi)的完整的 MCAD 解決方案。 UG 在航空航天、汽車、通用機(jī)械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技 應(yīng)武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 用領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)計(jì)和模具加工自動(dòng)化的市場上得到了廣泛的應(yīng)用。另外， UGS 公司在航空領(lǐng)域也有很好的的表現(xiàn)：在美國的航空業(yè)，安裝了超過 10,000 套 UG 軟件；在俄羅斯航空業(yè)， UG 軟件具有 90%以上的市場；在北美汽輪機(jī)市場， UG 軟 件占 80%。 Whitney 和 GE 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)公司這樣的知名客戶。 UG 具有豐富的曲面建模工具。 UG 還有很多優(yōu)點(diǎn)，其中部分特點(diǎn)的優(yōu)勢性在此次建模中課有所體現(xiàn) ： 建模的靈活性 復(fù)合建模：無需草圖 ,需要時(shí)可進(jìn)行全參數(shù)設(shè)計(jì) ,無需定義和參數(shù)化新曲線 —— 可直接利用實(shí)體邊緣。 光順倒圓 : 業(yè)界最好的倒圓技術(shù) ，可自適應(yīng)于切口、陡峭邊緣及兩非鄰接面等幾何構(gòu)形，變半徑倒圓的最小半徑值可退化至極限零。局部著色 ，強(qiáng)大的零件間的相關(guān)性 ，配對條件，零件間的表達(dá)式（關(guān)系） ，協(xié)同化團(tuán)隊(duì)工作 ，可方便的替換產(chǎn)品中任一零部件，刷新部件以取得最新的工作版本，團(tuán)隊(duì)成員可并行設(shè)計(jì)產(chǎn)品中各子裝配或零件， 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 直觀的二維繪圖 對制圖員來講，簡單并富于邏輯性 ，剖視圖自動(dòng)相關(guān)于模型和剖切線位置 ，正交視圖的計(jì)算和定位可簡便的由一次鼠標(biāo)操作完成 ，自動(dòng)隱藏線消除 ，自動(dòng)尺寸排列 —— 不需要了解設(shè)計(jì)意圖 ，自動(dòng)工程圖草圖尺寸標(biāo)注。 廣泛的用戶開發(fā)工具 用戶命令宏 ，高級編程語言 ，可自定義裁剪的用戶界面 內(nèi)嵌的工程電子表格 可與其他表格軟件交換數(shù)據(jù) ，可簡便定義零件系列 ，可方便修改表達(dá)式 ，可生成扇 形圖、直方圖和曲線圖等 。 Adams 軟件 ADAMS，即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析 (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國 MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。根據(jù) 1999 年機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)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。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。 另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 類型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺(tái)。本書將以 Windows 2021 版的 ADAMS 為藍(lán)本進(jìn)行介紹。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。 ADAMS 全仿真軟件包是一個(gè)功能強(qiáng)大的建模和仿真環(huán)境，它可以對任何機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真、細(xì)化及優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用范圍從汽車、火車、航空航天器一直到盒式錄像機(jī)等。 ADAMS 軟件將強(qiáng)大的分析求解功 能與使用方便的用戶界面相結(jié)合，使該軟件使用起來既直觀又方便，還可用戶專門化。相反，許多虛擬樣機(jī)的測試卻因采用不同的軟件工具而只能得到某些指定的參數(shù)而丟失了一些重要的有依賴關(guān)系的性能參數(shù)。 ADAMS 軟件的特點(diǎn)如下： 利用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫建立機(jī)械系統(tǒng)三維參數(shù)化模型。 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。 具有一個(gè)強(qiáng)大的函數(shù)庫供用 戶自定義力和運(yùn)動(dòng)發(fā)生器。 自動(dòng)輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線，仿真結(jié)果顯示為動(dòng)畫和曲線圖形。 支持同大多數(shù) CAD、 FEA 和控制設(shè)計(jì)軟件包之間的雙向通訊。 測繪。 用 UG 對所有零件進(jìn)行建模。 將裝配好的 模型導(dǎo)入 到 ADAMS 中 ， 施加約束，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 玩具的拆卸、測繪 玩具海豚是由若干個(gè)零件裝配而成的，為了建模、仿真，首先必須進(jìn)行拆卸，測繪，得到建模所 需的尺寸。下面就給出玩具海豚的零件圖，并附帶一些重要的尺寸： 圖 1 海 豚 整 體 圖 圖 2 頭部 圖 3 頭部 下底蓋 圖 4 頭部 上蓋 武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 圖 5 連桿 圖 6 發(fā)條箱 圖 7 前輪 圖 8 尾巴 玩具海豚的零件建模 UG 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(dòng)態(tài)修改，并通過拖拽等方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)修改設(shè)計(jì)。參數(shù)化是指對零件上各種特征分別進(jìn)行各種約束，各個(gè)特征的形狀和尺寸大小用變量參數(shù)來表示，其變量可以是常數(shù)，也可以是代數(shù)式；若一個(gè)特征的變量參數(shù) 發(fā)生變化，則這個(gè)零件的這一個(gè)特征的幾武漢輕工大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 何形狀或者尺寸大小將發(fā)生變化，與這個(gè)參數(shù)有關(guān)的內(nèi)容都自動(dòng)改變，用戶不需要自己修改。需要注意的是裝配尺寸，必須要保證零件能夠裝配好，如下圖所示： 圖 9 頭部上蓋 圖 10 頭部下底蓋 圖 11 發(fā)條箱 圖 12 發(fā)條輪 圖 13 連桿 武漢輕工大學(xué) 2021 屆