基于ADAMS的玩具拖鞋的机构运动仿真Word文档格式.doc

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虚拟样机三维建模调试运动学优化设计

Abstract

Atpresent,thevirtualprototypetechnologyisappliedtothesimulation,thedesignofthetoysthistechniqueusingthecomputer3dsoftwareisbuilttoysystemofthethree-dimensionalentitymodelandthekinematicsanddynamicsmodel,analysisandassessmentoftheperformanceofthesystem,makingtoystoysofthedesignanddevelopmentofmanufacturingprocesstorealizetherealmeaningoftheflexibleandefficient.Theuseofthistechnologynotonlyimprovedtheefficiencyoftheproductionofproductsandconstantlyimprovetheperformance,thusmaketheresearchanddevelopmentofthedesigncostwillbereduced.Inordertoadapttotheneedsoftheconsumers,researchanddesigntheupdatemorekindsoftoysproducts,thismakesvirtualprototypetechnologyhasbeenfurtheruse,alsomakethedesigncyclegreatlyreduces.Withthedevelopmentofcomputertechnologyandapply,makethedesignprocessoftheentiretoysimplifyceaselessly,greatlyreducingthecostsandtimeperiod.

ThistopicthroughtheusesolidedgeandAdamstothetoyofthekinematicssimulationonslippers,firstofall,tothetoyslippersremoved,surveyingandmapping,andtheninthesolidedgesoftwarefor3dmodelingandassemblyparts,aftertheassemblywillimportofAdamssoftwareofthekinematicsanalysisandsimulation,throughcontinuousdebuggingandparametersSettings,realizethetoysofslipperskinematicssimulation.Theresultsofsimulationanalysisandsummary,optimizethedesign.

Keywords:

virtualprototypeof3dmodelingdebuggingkinematicsoptimizationdesign

摘要

1、前言

1.1课题的来源，研究目的和意义

1.2玩具动力学仿真的国内外研究现状及分析

1.2.1玩具动力学仿真的国内研究现状

1.2.2玩具动力学仿真的国外研究现状

1.2.3现状分析

1.3本课题的研究目标与内容

1.4课题的研究步骤

2、研究方案与研发工具

2.1研究方案

2.2solidedge软件简介

2.3ADAMS简介

3、基于solidedge的玩具拖鞋的三维几何建模

3.1玩具的拆卸、测绘

3.2零件建模中的关键技术

3.3玩具拖鞋的零件建模

3.4玩具拖鞋的零件装配

4、基于Adams的玩具拖鞋的仿真

4.1模型导入

4.2模型的重命名

4.3模型中约束的施加

4.3.1玩具拖鞋中转动副的创建

4.3.2玩具拖鞋中齿轮副的创建

4.3.3玩具拖鞋中各零件的关系表

4.4玩具拖鞋的运动学仿真

4、结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

1、前言

玩具，即用于“玩”的器具。

汉代王符在《潜夫论·

浮侈篇》中说玩具是戏小儿之具（逗小儿玩的东西），“或做泥车、瓦狗。

马骑倡排，诸欢小儿之凡，以巧诈”。

随着科技的进步，计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，开展对玩具的研究不仅仅有利于玩具自身的发展，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动力仿真玩具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：

“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，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，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

中国玩具行销全球160多个国家和地区，在欧盟、美国、香港、日本等世界主要玩具市场占有重要地位。

我国年出口玩具已达150多亿美元，占全球玩具市场七成以上，是全球最大的玩具生产国。

但玩具出口贸易方式单一，主要以加工贸易为主，利润不高。

来样加工的玩具品种占九成以上，以自主品牌出口的不到一成，导致企业利润普遍偏低。

2007年行业最值得关注的事件，就是美泰公司的“召回事件”，虽然最后美泰公司就一系列玩具召回事件对中国声誉造成的损害向中国公开道歉，但这也为中国玩具出口企业敲响了警钟。

为了应对危机，中国玩具企业要充分利用已有的产业规模优势，加快实现产业升级和转型。

目前改变中国玩具低附加值的最好方法就是发展自主产品，同时提升产品科技含量。

出口方面：

尽管产品召回浪潮动摇了市场对中国制造产品安全性的信心，但在圣诞节到来之前，中国玩具定单还是呈现增长势头。

2007年1-8月，我国玩具出口额达到126亿美元，比上年同期增长20.2%。

目前，中国玩具行业最突出的问题就是品牌缺失，在国际市场上，用于送礼的玩具主要是品牌产品，而中国产玩具除了用于贴牌销售外，大部分是廉价的大批量的节日饰物。

品牌缺失带来的严重后果是产业发展前景的黯淡，随着更多的来自国内外的其他区域竞争对手的出现，中国玩具业原有的竞争优势逐渐减少。

2007年除了汇率、出口退税率调整以及工资、原材料等各种成本上涨外，检测成本增加也是其中一个原因，预计2008年中国玩具出口会下滑，特别是受到美泰玩具风波冲击最大的广东玩具下滑情况将更为严重。

而内地玩具市场未来将以每年40%的速度增长，到2010年，销售额将超过1000亿元人民币。

本研究咨询报告依据国家统计局、国家海关总署、中国商务部、轻工业统计局、全国商业信息中心、中国玩具业协会、中国行业研究网、全国及海外多种相关报刊杂志的基础信息以及专业研究单位等公布和提供的大量资料，对我国玩具行业的供给与需求状况、发展现状、进出口形势、城乡居民消费倾向变化等进行了分析，并重点分析了国内区域玩具市场发展状况、进出口市场，以及中国玩具行业将面临的冲击和玩具厂商的应对策略等等。

报告综合了玩具行业的整体发展动态，针对目前中国玩具市场存在的问题和今后企业在运作过程中需要注意的事项，以及针对玩具行业进入机会与方式提供了参考建议和具体解决办法，是玩具生产企业、玩具销售商和投资机构准确了解目前中国玩具行业发展动态，把握企业定位和未来发展方向不可或缺的精品

1.2.3现状分析

1克服困难积极创建品牌

关注利息上涨和贸易壁垒给企业出口带来压力的同时，企业自身存在软肋—技术低、无品牌则是导致其深深受伤的根本原因。

由于我国玩具出口贸易方式单一，入口贸易形式主要以加工贸易为主，来样加工型的玩具品种占出口玩具品种总数的95%以上，反映出玩具企业缺乏自主开发的能力，企业利润普遍很低。

一些塑料玩具出口竟然已达到入口价格＝塑料价格×

重量＋加工费”地步。

不久前参与的一个玩具展览会上发现，尽管国内参展商较多，但参展的玩具整体水平却不高，玩具的技术含量还比较低，产品创新水平不够，产品仍以毛绒玩具、附加值较低的普通塑料玩具和填充玩具，以及电子玩具等产品为主。

一些外观设计新颖、产品质量较好的产品则多为外资或合资品牌。

展会是中国偌大玩具市场的一个缩影，揭示了中国玩具业普遍存在问题—缺乏自主研发、自主品牌。

深圳工艺礼品行业协会秘书长王少卿表示，其实不少企业也已经意识到自有品牌的重要性，但从“中国制造”走到中国发明”却并非易事。

现实的问题有三个。

首先，进口商往往不要求厂家们生产自有品牌，以此确保厂家集中全力为其加工。

其次，玩具品牌往往依托于影视文化，国外玩具创品牌、打市场的通用模式是影视先行，玩具随后。

而国内的动画产业相对并不发达，企业即使投入大量的宣传经费也未必能迅速占领市场。

如此一来，很多企业“心甘情愿”地去做加工贸易，入口产品成为生产重心所在此外，企业之所以没有自主品牌，与缺乏设计人才有很大关系，玩具设计涉及美术和电子等多个领域的知识，这样的全才很难寻觅。

尽管有一些香港设计师活跃在内地，并已经成为国内一些地区玩具设计的顶梁柱，但是薪酬高昂，并非家家企业都请得起。

2玩具发展趋势不可防止

玩具智能化成为玩具行业的发展新趋势。

高科技智能化玩具不仅满足了儿童的好奇心，加强了孩子和玩具的互动，同时也激发了孩子的求知欲。

玩具企业将计算机、电子、通讯等领域内的先进技术嫁接”玩具产品中，突破了激进玩具的局限性，赋予玩具“听”说”功能，与人进行互动。

智能化玩具的形式多样、内容丰富、寓知于乐，可以与孩子们进行“情感”交流，进而培养孩子良好的习惯，并在愉悦中学习、体会生活，真正达到寓教于乐的目的

而且玩具已经不在仅是儿童的专利。

据中国玩具协会统计，约64%成人消费者表示有兴趣购买适合自己的玩具，估计成人休闲益智玩具市场每年约值500亿元人民币。

激进玩具的市场日趋下滑，益智类、成人类玩具的入口已不断呈现增长趋势。

3重视高端研发，走向“中国发明”

从“中国制造”走向“中国发明”加强研发，推进自主品牌建设，成为挽救企业的另一法宝。

东莞哈一代玩具实业有限公司总经理肖森林眼中，玩具业与服装、鞋帽等东莞传统的制造业一样，都是劳动密集型产业行业最后的发展前途取决于自主创新的能力有多强，很看好玩具行业，潜力很大，不过相比欧美发达市场来说，人家有几十年的经验了需要及早迎头赶上。

肖森林认为，东莞的生产制造能力在全球也称得上是一流的可谈到自主创新和品牌建设能力就比较无奈了现在来说，东莞玩具行业在品牌研发领域，肯定还是属于低端。

不过，目前中国的经济环境都是号召企业从“中国制造”走向“中国发明”社会环境和政策环境都很好。

而肖森林也是坚定不移地让哈一代走高附加值、高科技、高利润的三高”路线。

加强研发，推进自主品牌建设，成为挽救企业的另一法宝。

经历了危机的玩具业，对此有更深刻的认识。

这方面，龙昌比较有代表性，因为今年上半年它已成功获评市级企业技术中心，拥有专利逾380项，东莞玩具业的龙头企业之一。

抵御金融危机冲击的过程中，新时玩具厂作出了一项与同行不同的决定，不但没有缩小投入，还加紧购置了一批新的生产设备，用机械化操作代替以往的人工操作，有的企业担心危急中投钱买机器会血本无归，其实现在买机器最划算，相比省下的人力本钱，投在机器上的钱，几个月就能收回了而机械化操作又使产品的质量提高了一个档次，竞争中更占有优势。

元岁虎笑着说。

在对玩具的调研和了解中，认识到玩具的重要性。

选择玩具拖鞋作为本课题的研究对象，是由于玩具拖鞋其机构巧妙、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。

通过在对玩具拖鞋进行动力学和运动学的分析，联合使solidedge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solidedge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。

玩具拖鞋本课题的研究对象，通过学习和分析，对玩具拖鞋的研究步骤如下：

1、对玩具拖鞋拍照

2、对玩具拖鞋进行测绘，计算出各零件的尺寸和相对关系

3、在solidedge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.研究方案与研究工具

2.1研究方案

在玩具拖鞋的虚拟仿真设计中，最后的目的是实现玩具拖鞋在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。

选中玩具拖鞋作为研究对象，其方案研究流程图2-1.

图2-1方案流程图

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