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1、瓢虫玩具的机构运动学仿真摘要目前，国内外将虚拟样机技术广泛应用于玩具的设计仿真中，这一技术应用计算机三维软件建立玩具系统的三维实体模型和运动学及动力学模型，然后利用仿真软件分析和评估玩具系统的各项性能，这使得玩具的设计开发制造过程实现了真正意义上的柔性化和高效化。这项技术的运用不仅提高了产品的生产效率而且还不断完善其性能，从而使得研究开发的设计成本不断降低。为了适应消费者的需求，研发设计出更新更多种类的玩具产品，这使得虚拟样机技术得到了进一步的运用，也使得设计周期大大缩短。随着计算机技术的发展和运用，使得整个玩具的设计过程不断简化，大大减少了成本开支和时间周期。本课题通过运用Solidwork
2、s和Adams对瓢虫玩具进行运动学的仿真，首先，对瓢虫玩具进行拆卸、测绘，然后在SOLIDWORKS软件中进行三维零件建模并装配，装配完后将其导入ADAMS软件中进行运动学的分析和仿真，通过不断的调试和参数的设定，实现了瓢虫的运动学仿真。对仿真的结果进行分析和总结，优化设计方案。关键词：虚拟样机 三维建模 调试 运动学 优化设计AbstractAt present, domestic and international virtual prototyping technology to toy design and simulation, this technology uses comput
3、er software to create three-dimensional toy system of three-dimensional solid model and the kinematics and dynamics model, analyze and evaluate the performance of toy systems, making the toy design development of the manufacturing process to achieve a true sense of the flexible and efficient. The us
4、e of this technology not only improves the production efficiency but also to continuously improve its performance, making the design of research and development costs have been reduced. In order to meet consumer demand, research and design a greater variety of toy products update, which makes virtua
5、l prototyping technology has been further use, but also makes the design cycle significantly shortened. With the development and application of computer technology, making the toys continue to simplify the design process, greatly reducing the costs and time periodThe subject of Adams throSolidworksh
6、 the use of SOLIDWORKS and the kinematics of dolphin toys simulation, first of all, the demolition of the dolphin toy, mapping, and then in the SOLIDWORKS software modeling three-dimensional parts and assembly, the assembly after its exercise into ADAMS software Science analysis and simulation, thro
7、Solidworksh continuous commissioning and parameter setting, and finally achieve the kinematic simulation dolphin. The results of simulation analysis and summary, optimal design.Key words: virtual prototype three-dimensional model debSolidworksging kinematic optimal design目录摘要1Abstract2目录31、前言41.1 课题
8、的来源，研究目的和意义41.2玩具动力学仿真的国内外研究现状及分析41.2.1玩具动力学仿真的国内研究现状51.2.2玩具动力学仿真的国外研究现状71.2.3现状分析81.3本课题的研究目标与内容91.4 课题的研究步骤92、研究方案与研发工具102.1 研究方案102.2 SOLIDWORKS软件简介112.3 ADAMS简介133、 基于SOLIDWORKS的瓢虫玩具的三维几何建模163.1 玩具的拆卸、测绘163.1.1玩具外壳内部尺寸定位183.2零件建模中的关键技术203.2.1齿轮建模技术203.2.2零件的曲面建模技术243.3瓢虫玩具的零件建模263.4瓢虫玩具的零件装配294
9、、 基于Adams的瓢虫玩具的仿真334.1模型导入334.2模型的重命名354.3模型中约束的施加374.3.1瓢虫玩具中转动副的创建374.3.2瓢虫玩具中齿轮副的创建384.3.3碰撞的创建404.3.4瓢虫玩具中各零件的关系表414.4瓢虫玩具的运动学仿真424.4.1瓢虫玩具模型的仿真424.4.2播放仿真过程434.4.3模型的测试445、结论与展望55参考文献561、前言1.1 课题的来源，研究目的和意义“玩具”是个很宽泛的概念，广义上讲，任何可以拿来玩的物品都可以称为“玩具”。而我们要讨论的“玩具”是作为产品的玩具，即工业化批量生产并投入大众消费市场中的玩具。随着科技的进步，计
10、算机技术的不断提高和运用，特别是计算机网络的应用与普及不但给各行各业带来了前所未有的生产高效率与管理的规模化与统一化，而且网路也把全世界的人连通到了一起，越来越多的人开始远离操场，远离体育运动，将大部分的休闲锻炼时间投放到了网络虚拟环境中。据调查，2010年发表的报告显示中国青少年网民规模已经达到1.95亿人，其中74%的青少年使用手机上网，主要是用来上网聊天、听音乐、看电影等，大部分时间用来娱乐。如何让青少年有一个更健康的生活方式，这个问题急需解决。因而玩具对青少年来说是一个很不错的选择，可以开发孩子智力和培养孩子的动手能力。中国玩具以历史悠久、分布地区广阔和品种丰富著称于世，在社会生活中发
11、挥着独特的作用。玩具在漫长的发展过程中与其他社会科学领域发生着复杂的关系。因此，玩具的研究工作不可避免的涉及美学、儿童心理学、史学、商品学科的内容。如果要在玩具的研究过程中搞清这些复杂的联系和作用，那玩具的研究不仅为其他社会学科提供重要的资料和线索，还会丰富和完善上述各学科的内容。社会在飞速地发展，人们对物质文化的需求不断地提出了更新的要求。玩具在人类社会生活中占有重要的位置。当代玩具的发展离不开对传统玩具的继承与革新、玩具的丰富内容和多样形式为中国当代玩具的生产提供了坚实的基础，对各种玩具的深入研究有助于玩具事业的兴旺发达，将为当代玩具的民族化、现代化提供理论依据。从上述分析，开展对玩具的研
12、究不仅仅有利于玩具自身的发展，而且对美学的研究、对社会科学的研究、对促进民族艺术的发展，都有现实的意义。1.2玩具动力学仿真的国内外研究现状及分析玩具的娱乐和教育两大功能越来越受到消费者的密切关注，家长所要求的玩具不仅要是孩子的亲密玩伴，而且必须是他们成长的良师益友。这样的认识已经在众多玩具购买者和消费者的心目中确立，因而国内外对玩具功能的研究都在不断的探究和技术的更新。同时玩具不只是儿童的专利，成年人也需要玩具。于光远同志指出：“一个人活到老，学到老，也玩到老。玩是人生的基本需要之一。人的一生，从出生、儿童少年、成年到老年都需要玩。”早在春秋战国时期，孔夫子就在论语中说过：“饱食终日，无所用
13、心，难矣哉！不有博弈者乎，为之犹贤乎已”。说明这位圣人也是赞成玩的。清代的大汕厂翁在其海外纪事中说：“人各有为适情之具，诗、书、六艺而外，以及品茶、饮酒、钩弋、声色、陆博，凡所以引人耳目口体之交者，不一而足。盖血肉之躯，顽然独守，使五官四肢，绝不与物接，则气脉郁结不得流利，天机已将沉滞于枯寂而不复发扬。是则适情之具，外可以运行气脉，内可以发越天机，而为人之助者不。”他明确指出游戏不仅能满足人们的娱乐，而且于身体、大脑智力的开发都是有益的。玩学家的理论则认为：玩是人的普遍性行为，是一种情感宣泄；是对生活或工作中各种事务的模仿；是人的经历和经验的重复；是一种心理满足；是人类认识一切客观事物及其发明
14、创造的前提条件。玩是建立在闲暇基础上的行为情趣，是人的一种本能的必需。人在玩中成长，认识客观事物，激励进取和创新精神。而玩的重要工具之一就是玩具。好的玩具，又为玩好创造好的条件，玩的更精彩、更有意义。因此，玩具文化是人们一生中需要的一种独特的教育方式，是中华文化的传播工具之一。于光远同志为此曾在1988年写的玩具（大纲）和1996年写的补充中提出将玩具作为系统的教材。他建议集中心理学、教育学以及百科知识的专家共同研究编写这部教科书，其内容应包括：校前教育、小学部分、中学部分、大学部分、校后部分和老年部分。1.2.1玩具动力学仿真的国内研究现状中国玩具文化源远流长，远在新石器时代就出现了人类原始
15、的玩具，如石球、陶埙、陶哨等。随着中华民族经济、科学技术、文化艺术的不断发展和提高，创造出了许多绚丽多彩、精巧迷人的玩具。它反映出我国一定历史阶段的经济、科学技术、文化艺术以及人们生活条件的发展面貌，具有鲜明的民族特色。是中华文化优秀传统的组成部分，在中华文化发展史上占有独特的地位。有些玩具甚至成为世界科学技术和文化艺术发展的先驱或启萌。在促进人们身心健康成长、丰富人们的生活内容、增长知识、陶冶品德、勇于追求和创造方面起了积极的作用，成为人们文化娱乐生活中不可或缺的重要内容之一。具有很强的生命力，流传至今，并创出辉煌。我国玩具行业是从上世纪80年代后发展起来，70%以上还是来料加工和来样加工，
16、自主开发和创新的能力不强，能够以自创品牌出口的还为数不多，要从依附式发展转向自主式发展还需要一定的过程。目前在我国，玩具产业的强大生产能力和相对薄弱的设计力量形成了鲜明的对比。我国是世界上最大的玩具制造国和出口国，全球70的玩具是在我国境内制造的。我国现有玩具企业2万余家，从业人员超过400万，年产值1000多亿元，产量占世界总产量的70以上，其中,广州的产值达300亿元。2005年全国玩具出口额达150多亿美元。广东、江苏、浙江、上海、山东和福建这五省一市历来是中国玩具最重要的生产和出口基地，占中国玩具年销售额的95以上，其中广东占中国玩具年销售额50以上，其主要生产基地在深圳、东莞以及沿海
17、地区。随着我国经济迅速发展，人们的经济收入不断增加，物质文化生活不断改善和提高，人们的休闲时间的延长（每年的假期达一百多天），离退休的中老年人日益增长（60岁以上的人口已达到1.33亿人）。加之现代化社会工作节奏日益加快，竞争激烈，脑力劳动强度加重，生活压力不断增大。人们日益需要更多的娱乐和休闲的活动空间，借助某种形式把紧张的脑力劳动和生活压力发泄出来，使身心得到轻松自由和安怡，以玩具作为休闲娱乐工具，与亲人、朋友作戏，或自己欣赏把玩，或作为社会交往中互相赠送的礼物，有的还作为收藏品等等，正好适应了上述需要。从20世纪90年代末，社会对玩具礼品的需要日益增长，并渐成风尚。据报导：有一对80岁的
18、老夫妻，为了给朋友孩子送礼，一下买了三副多米诺牌，送给朋友孩子两副，受到朋友及孩子的欢迎，自己留了一副，老两口一起码玩，逐渐琢磨其中的规律，大约玩了十多次，就码到一百多张，连喊不易，不易。他感慨地说：“似也象征我的一生，爬起来，倒下去，倒下去，爬起来。当有点成就时，兴奋、欣慰之情也直溢于言表啊！”玩得兴冲冲，被邻居称为“好一对老小孩”。有一位李先生，“十一”休假时在家里办聚会，买玩具让朋友们玩具，他认为原来聚会多是唱歌、聊天，唱歌太吵，还影响邻里关系，光聊天太单调，玩具则是休闲时的调味品。北京百货大楼玩具部的经理介绍说：成人玩具与儿童玩具不同，更具挑战性、更为复杂，玩起来颇需要些毅力、耐心和好
19、的心理素质，它潜在的好处不仅仅是精神放松，更能启迪思路，开拓思维。因而北京、天津、上海、成都、泉州、佛山等一些城市，玩具吧、成人玩具柜台、玩具酒吧悄然兴起，并逐渐火热起来。进入21世纪，成人玩具将会成为玩具工业的又一个新的经济增长点。事实上，美、日等主要玩具消费国，成人玩具早已受到重视。据报载：美国市场上40%以上的玩具是为成人设计的。前几年在市场上掀起的电子宠物购买热潮，也是以成人为主要对象设计的。因此进入21世纪，我们除了继续重视和大力发展儿童少年所需要的玩具外，也要把成人玩具的发展重视起来。努力开拓创新，使我国玩具文化全面实现对人们的独特教育方式和文化传播工具的作用。 近年来，国际油价持
20、续攀高，与石油相关的原材料价格亦随之上扬，塑料价格较年前上涨30%-40%。而一件玩具中，塑料成本大概占据总成本的60%-70%，这大大增加了塑料玩具的生产成本。这就要求生产企业必须跨越原料价格高涨、贸易壁垒和3C认证等重重障碍。有人认为，国内玩具企业面临着如此多的困难，制约其发展的主要因素可以归结为质量不高和技术含量低。据此，我们不难找到解决难题的路径：研发符合安全和环保要求的产品；利用科技创新，提高产品附加值，并向高档化迈进。在这种情况下，计算机仿真技术的运用就显得尤为重要。它可以很好的解决我国玩具目前面临的一些问题。 作为一个发展中国家，特别在电子信息方面相比西方发达国家还有一定的差距，
21、发展计算机技术是我们必经的路。1.2.2玩具动力学仿真的国外研究现状美国是中国传统玩具出口的主要市场，美国进口玩具的70%以上来自中国。但美国市场上的中国玩具绝大部分打的是国外品牌，中国只是加工生产。出口金额虽然不小，但出口收效仅限于加工费。因此，研究美国玩具市场的特点，对我国玩具出口意义重大。尽管2001年美国经济出现衰退和受到“9.11”恐怖事件的严重影响，但美国玩具业仍呈发展态势，玩具销售总额比上一年增长10%，其中传统玩具销售额比上年增长1.7%，电子游戏玩具增长43%。美国是中国传统玩具出口的主要市场，美国进口的玩具70%以上来自中国。因此，研究美国玩具市场的特点，对我国玩具出口意义
22、重大。美国堪称世界第一大玩具市场，具有3大特点：玩具进口量占世界的1/3：美国玩具市场80%以上的产品从国外进口。玩具生产是劳动密集型产业，美国玩具业从上世纪50年代开始将生产基地转移至海外，先是日本，然后是台湾、韩国以及其它亚洲国家。到80年代中期，中国开始成为美国玩具业的主要生产地。美国本土玩具企业主要从事产品开发与市场行销，部分从事科技含量高的高档玩具的研发。2000年，美国进口玩具133.86亿美元，2006年进口玩具168.45亿美元，年均增长率4.3%。2006年从中国进口145.24亿美元，占美国总进口的86.2%。美国前五大玩具进口地，除中国以外，分别是日本、墨西哥、香港、台湾
23、。前五大玩具进口，占全美玩具进口总额的95%。越南玩具对美出口增长很快，2000年时只有30万美元，2006年有近3千万元，增长了100倍。目前它在美国玩具进口地中名列14，但今后很有可能超过港、台；玩具零售总额居世界各国之首：平均每年销售各类玩具30亿件，2006年零售额达到223亿美元，占全球市场670亿美元的三分之一。而全亚洲只有162亿美元，全欧洲为192亿美元。美国是全亚洲的1.38倍，全欧洲的1.16倍。；玩具人均消费水平最高：美国有14岁以下儿童6300万，人均年消费287美元。相比之下，亚洲有10亿零8千1百万儿童，人均年消费只有15美元。欧洲有1亿1千3百万儿童，人均年消费也
24、只有169美元。美国玩具消费水平是亚洲的19倍，欧洲的1.7倍。美国社会对玩具安全十分重视。联邦政府1969年颁布了“保护儿童和玩具安全法案”，该法案与1973年颁布的“消费者产品安全法案”一并成为美国玩具安全的法律框架，由美国消费品安全协会（CPSA）负责监控。一旦发现危及儿童安全的产品（如易燃、漏电、涂料含铅、零件脱落造成儿童吞噎等），CPSA与经销商都会主动发布公告“召回”（Recall），否则政府会处以重罚，受伤害的赔偿诉讼都会达到上千万美元。美国玩具协会（Toy Industry Association 缩写为TIA）是一个非盈利的团体，它有500个以上会员，占全美玩具贸易额的85%
25、，主导着美国玩具经济的发展。它的会员不但包括从事制造、进口的企业，也有从事专利/授权、设计师、投资人、安全顾问、测试实验室、公关专家与媒体。董事会由美国最主要的玩具企业组成，如Mattle（美泰）、Hasbro（孩子宝）、Wild Plant、LEGO、Character、MEGA Brands、Sport-Fun、Radio Flyer、Spin Master、Cranium、 Alex、Playthings、Little Kids等。美国儿童对玩具“喜新厌旧”的速度很快，玩具产品的生命周期一般不超过一年，其实主要集中在圣诞节销售期中的三个月。除游戏机、玩具车类产品，儿童在购买玩具后的“新鲜
26、感”甚至不超过一星期。因此，经销商必须不断的更新玩具货架，设计师必须不断的改进老产品、开发新产品。中国作为世界最大的玩具生产基地，有8000家玩具企业，300万从业人员，与美国玩具市场己有了千丝万缕的关系。因此，不能不对美国玩具市场的特点有一个全面了解，而这也是中国玩具业制订应对世界玩具市场变化策略的重要依据。1.2.3现状分析鉴于上述特点，建议我国应从以下几方面拓展玩具市场：一、鉴于我国产玩具对美国玩具市场的依赖程度很高，我国只有高度重视对美国玩具市场不断拓展，技术的提高，才不会对我国出口贸易特别是对美出口产生负面影响。二、在重视玩具加工的同时，要注意开发中国特色的玩具，以提高玩具业的经济效
27、益。中国产玩具与中国某企业具有知识产权的玩具是不同的概念。只有注重开发生产有特色的中国玩具或具有自主知识产权的玩具，才能从根本上提高我国玩具业的经济效益。三、密切关切玩具市场变化，不断革新玩具产品。产品的革新、创造是玩具业成败的关键。2001年美国玩具业许多成功的典范均与及时抓住市场机会进行玩具发明创造有着密切的关系。比如电影侏罗纪公园III、哈利波特、指环王等的发行，使孩子们对电影里的人物产生了浓厚的兴趣，玩具商及时抓住这一市场机会，发明创造了许多仿电影人物，结果去年美国此类产品的销量比2000年猛增36.2%。“9.11”事件以后，美国人人都在颂扬英雄，孩子们也一样，他们争相购买仿英雄人物
28、的玩具，从而使这类玩具畅销全美。1.3本课题的研究目标与内容在对玩具的调研和了解中，认识到玩具的重要性。选择瓢虫玩具作为本课题的研究对象，是由于瓢虫玩具其机构巧妙、运动多样性、价格便宜、易于拆卸等特点使得其成为研究对象。通过在对瓢虫玩具进行动力学和运动学的分析，联合使用SOLIDWORKS和ADAMS软件，使自己学会玩具测绘的方法，学习如何进行曲面建模，熟练掌握SOLIDWORKS的零件建模，装配，虚拟拆卸，虚拟装配的方法，并学会如何把外部装配体导入到ADAMS中的方法，学会在ADAMS中对零件施加约束，进行运动学和动力学分析的方法。1.4 课题的研究步骤瓢虫玩具作为本课题的研究对象，通过学习
29、和分析，对瓢虫玩具的研究步骤如下：1、对瓢虫玩具拍照2、对瓢虫玩具进行测绘，计算出各零件的尺寸和相对关系3、在SOLIDWORKS中建立玩具的各个零件，并装配4、把装配图导入ADAMS中5、在ADAMS中对各零件命名，创建约束6、设定参数，进行调试2、研究方案与研发工具2.1 研究方案在瓢虫玩具的虚拟仿真设计中，最后的目的是实现瓢虫玩具在Adams软件的运动学虚拟仿真，为了得到最后的结果，要对玩具市场有一定的调研和考察，分析玩具的研发方向和市场需求。选中瓢虫玩具作为研究对象，其方案研究流程图2-1.阅读国内外相关文献对玩具市场进行相关分析对瓢虫玩具拆卸、拍照对瓢虫玩具中个零件进行测绘对玩具中个
30、零件之间的相对关系进行分析在Solidworks中进行零件的三维建模装配零件图，并导入Adams中进行运动学仿真对仿真结果进行调试、修改、优化图2-1方案流程图2.2 SOLIDWORKS软件简介SolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。Sol
31、idWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内，当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今，至2010年已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，
32、由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公 司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了 很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起， 美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至 此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计
33、时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以 三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行 业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维 机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。 由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid
34、内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的 集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、 机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市 场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它3D CAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用Solid
35、Works，越来越多 的企业雇佣SolidWorks人才。据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。 在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用SolidWorks进行教学。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidW
36、orks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。 在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，Soli
37、dWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech所评论：“在基于Windows平台的三维CAD软件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。” 在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。零件建模SolidWorks 提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁 特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设
38、计修改。三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。曲面建模通过带控制线的扫描、放样、填充以及拖动可控制的相切操作产生复杂的曲面。可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等曲面的操作。钣金设计SolidWorks 提供了顶尖的、全相关的钣金设计能力。可以直接使用各种类型的法兰、薄片等特征，正交切除、角处理以及边线切口等钣金操作变得非常容易。用户化SolidWorks 的API为用户提供了自由的、开放的、功能完整的开发工具。 开发工具包括Microsoft Visual Basic for Applications (VBA)、Visual C+，以及其他支持O
39、LE的开发程序。少样机的制作费用，快速地将产品投放入市场。PhotoWorks为你提供方便易用的、最品质的渲染功能。通过在Windows环境下，与三维机械设计软 件的标准SolidWorks的无缝集成，PhotoWorks帮助你方便制作出真实质感和视觉效果的图片，并向客户发布。任何熟悉微软Windows的人都能用PhotoWorks非常快地将SolidWorks的零件和装配体渲染成漂亮的图片。在高级渲染领域中，PhotoWorks无疑是最优秀的。高品质的图片显示既然能用高质量的图片更方便交流设计思想，为什么还要用陈旧的视图表示呢？任何熟悉微软 Windows的人，都能用PhotoWorks非常
40、快地将SolidWorks的零件和装配体渲染成高质量的图片。 用PhotoWorks 的菜单和工具栏中 的命令，可以容易地产生高品质的三维模型图片。PhotoWorks软件中包括一个巨大的材质库和纹理库，用户可以自定义灯光、阴影、背景、景观等选项。 为你为SolidWorks零件和装配体选择好合适的材料属性，在渲染之前可以预览，设定好灯光和背景选项，随后你就可以生成一系列用于日后交流的品质图 片文件。 PhotoWorks高级渲染，与SolidWorks完全集成的高级渲染软件有效地展示概念设计，减少样件的制作费用和缩短面市的时间。你无需投入巨资制作实体模型和样件，PhotoWork可以让你查看
41、产品的外观。从而缩短审批的周期。在产品投产之前，就可以检验市场的效应，减少了投放市场的时间。Solidworks系统自带的标准件库，其包含螺栓，螺母，螺钉，螺柱，键，销，垫圈，挡圈，密封圈，弹簧，型材，法兰等常用零部件，模型数据可被直接调用。第三方Solidworks零部件数据资源库，LinkAblePARTcommunity 在线零部件数据资源库:LinkAble PARTcommunity旨在为基于Pro/E环境的设计者提供完善而有效的零部件三维数据资源，用于本地产品的开发和配置。LinkAble PARTcommunity除包含完整的ISO / EN / DIN标准件模型数据资源外，更囊
42、括数百家国内外厂商的零部件产品模型，涉及气动、液压、FA自动化、五金、管路、操作件、阀门、紧固件等多个门类，能够 满足机电产品及装备制造业企业的产品研发人员日常所需，且该在线模型库为终身免费注册和使用。LinkAble PARTcommunity提供Pro/E的原始格式模型下载接口外，还提供名为Part2CAD的集成接口，可将在线模型下载后直接打开于本地Pro /E界面。PARTsolutions离线模型库，名为PARTsolutions，是翎瑞鸿翔与德国卡迪纳斯共同面向中国市场推出的Solidworks离线版零部件数据资源库解决方案，其不仅可提供 比PARTcommunity更为丰富的零部件
43、数据资源，而且采取局域网服务器-客户端安装方式，大大提高了Solidworks终端对模型数据的搜索和 调用效率，此外，接口程序提供了二者的无缝嵌入式集成方案。此外，PARTsolutions可与Solidworks及其PLM环境实现紧密集成，实现 企业内部物料信息与模型信息的对接，从而在源头上避免和减少了一物多码现象。同时为了因应制造业行业的需求，该模型库提供企业自有数据资源的配置模块，可 为企业本地服务器提供兼容多CAD环境的企标件和特定供应商产品数据的配置任务。2.3 ADAMS简介ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mecha
44、nical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、
45、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。ADAMS软件有两种操作系统的版本：UNIX版和Windows NT/2000版。本书将以Windows 2000版的ADAMS l2.0为蓝本进行介绍。ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成。用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专
46、用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。ADAMS是集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件，是世界上目前使用范围最广、最负盛名的机械系统仿真分析软件。ADAMS全仿真软件包是一个功能强大的建模和仿真环境，它可以对任何机械系统进行建模、仿真、细化及优化设计，应用范围从汽车、火车、航空航天器一直到盒式录像机等。使用这套软件可以产生复杂机械系统的虚拟样机，真实地仿真其运动过程，并且可以迅速地分析和比较多种参数方案，直至获得优化的工作性能，从而大大减少了昂贵的物理样机制造及试验次数，提高了产品设计质量，大幅度地缩短产品研制周期和费用。ADAMS软件将强大的分析求解功能与使用
47、方便的用户界面相结合，使该软件使用起来既直观又方便，还可用户专门化。采用MD方案，企业可以为它的研发工程师提供一个灵活的、共享的环境，同时使用MSC软件公司一整套 “企业因各种原因继续制造和测试物理样机，包括满足调测要求等，测试物理样机可以得到在真实世界里复杂相互作用等性能。相反，许多虚拟样机的测试却因采用不同的软件工具而只能得到某些指定的参数而丢失了一些重要的有依赖关系的性能参数。”Reza Sadeghi，MSC Software公司的首席技术官说：“我们MD的方案排除了单点技术的弊端，为本田研发中心提供了最佳的平台，用于建立更为复杂的虚拟样机，更加真实地反映真实世界的结果”。虚拟样机功能
48、的巨大发展归功于MDI公司与MTS系统公司共同开发的EDM(Empirical Dynamics Models)经验动力学模块。利用EDM，可快速建立基于试验数据的高精度弹性件模型，特别是在设计复杂的悬架、阻尼器、衬套、发动机悬置和轮胎等。以前复杂模型的建立依赖于零部件的详细几何、物理属性，以及物理特性。由于EDM是基于试验数据的，能进行自我校验，减少了试验验证工作，大大节约了计算时间。经验动力学模型易于生成和使用，不仅适用于部件装配，也适用于系统装配中。使用EDM，在产品开发的早期就可以创建高精度的弹性元件模型；与传统的模型相比，适用于较高的振幅和频率范围；与传统利用几何等信息建立的模型相比，运算速度显著提高；能够加速车辆的开发过程，缩短研制周期。ADAMS软件的特点如下： 1、利用交互式图形环境和零件库、约束库、力库建立机械系统三维参数化模型。 2、分析类型包括运动学、静力学和准静力学分析，以及线性和非线性动力学分析，包含刚体和柔性体分析。 3、具有先进的数值分析技术和强有力的求解器，使求解快速、准确。 4、具有组装、分析和动态显示不同模型或同一个模型在某一个过程变化的能力，提供多种“虚
