机电一体化毕业设计（论文）基于ADAMS的玩具拖鞋的机构运动仿真.doc

毕 业（设计）论 文 用 纸高等教育自学考试毕业论文论文题目：基于ADAMS的玩具拖鞋的机构运动仿真主考学校：武汉工业学院专 业：机电一体化指导老师： 考生姓名： 准考证号：2011年 10月 9日 摘要目前，国内外将虚拟样机技术应用到玩具的设计仿真中，这一技术利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，分析和评估玩具系统的性能，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。这一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solidedge和Adams对玩具拖鞋进行运动学的仿真，首先，对玩具拖鞋进行拆卸、测绘，然后在solidedge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，实现了玩具拖鞋的运动学仿真。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, the virtual prototype technology is applied to the simulation, the design of the toys this technique using the computer 3 d software is built toy system of the three-dimensional entity model and the kinematics and dynamics model, analysis and assessment of the performance of the system, making toys toys of the design and development of manufacturing process to realize the real meaning of the flexible and efficient. The use of this technology not only improved the efficiency of the production of products and constantly improve the performance, thus make the research and development of the design cost will be reduced. In order to adapt to the needs of the consumers, research and design the update more kinds of toys products, this makes virtual prototype technology has been further use, also make the design cycle greatly reduces. With the development of computer technology and apply, make the design process of the entire toy simplify ceaselessly, greatly reducing the costs and time period. This topic through the use solidedge and Adams to the toy of the kinematics simulation on slippers, first of all, to the toy slippers removed, surveying and mapping, and then in the solidedge software for 3 d modeling and assembly parts, after the assembly will import of Adams software of the kinematics analysis and simulation, through continuous debugging and parameters Settings, realize the toys of slippers kinematics simulation. The results of simulation analysis and summary, optimize the design. Keywords: virtual prototype of 3 d modeling debugging kinematics optimization design目录摘要目录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2.2 solidedge软件简介2.3 ADAMS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1.1课题的来源，研究目的和意义玩具，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。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。1.4课题的研究步骤 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方案流程图阅读国内外相关文献对玩具市场进行相关分析对拖鞋玩具拆卸、拍照对拖鞋玩具中各零件进行测绘对玩具中各零件之间的相对关系进行分析装配零件图，并导入ADAMS中进行运动学仿真对仿真结果进行调试、修改，优化在solidedge中进行零件的三维建模 2.2 SolidEdge软件简介 SolidEdge是Siemens PLM Software公司旗下的三维CAD软件，采用Siemens PLM Software公司自己拥有专利的Parasolid作为软件核心，将普及型CAD系统与世界上最具领先地位的实体造型引擎结合在一起,是基于Windows平台、功能强大且易用的三维CAD软件。它支持至顶向下和至底向上的设计思想，其建模核心、钣金设计、大装配设计、产品制造信息管理、生产出图、价值链协同、内嵌的有限元分析和产品数据管理等功能遥遥领先于同类软件，是企业核心设计人员的最佳选择，已经成功应用于机械、电子、航空、汽车、仪器仪表、模具、造船、消费品等行业的大量客户。同时系统还提供了从二维视图到三维实体的转换工具，您无需摒弃多年来二维制图的成果，借助Solid Edge就能迅速跃升到三维设计，这种质的飞跃让您体验到三维设计的巨大优越性。 使用Solid Edge，您不仅能建立产品的三维模型，而且还能获得完成精确设计的知识。工程助手能帮助您快速评估各种设计方案，从而优化机器性能和可靠性；企业知识库能将所有经过验证的设计经验进行数字化保留，并快速应用到新产品中去；质量特性计算、设计参数监视器、运动分析、干涉检查和其他多种内置工具，帮助您捕捉和实现您的设计理念。 Solid Edge采用了STREAM/XP技术，将逻辑推理、设计几何特征捕捉和决策分析融入到产品设计的各个过程中。基于工作流程的工具条独具匠心，不管您工作在那个阶段，它都能为您提供动态信息反馈，引导您达到目的。各种命令的设计简洁清晰，使得操作过程自然流畅。 Solid Edge提供的基于特征、变量化的三维设计工具，帮助设计师快速、高效地设计零件。首先建立一个由旋转或拉伸造、放样等生成的毛胚，然后再以增加材料或去除材料的加工方式建立其他复杂特征，因而零件的建模过程与制造零件的实际加工过程一致，符合工程师的设计习惯。Solid Edge可以建立诸如开孔、除料、圆角、抽壳等机加工特征，以及拔模斜度、扫描、扫掠、螺旋、阵列等复杂的几何特征。特征的建立方法方便易用，往往是简单几步就能大功告成，其效率和易用性众口皆碑。零件的尺寸、特征关系等都能够快速修改以反映设计方案的变动。Solid Edge曲面与实体的无缝融合，让设计师可以方便地在曲面与实体模型之间进行切换，完成众多复杂的设计任务。Solid Edge独特的变量化设计，在零件模块中被发挥得凌厉尽致。采用变量化设计方法，使得修改造型异常轻松。只要改变造型参数，就能立即获得新的造型结果，为评估多种造型方案提供了方便。Solid Edge的变量化功能，可以让设计者在输入参数的同时，定义自己熟悉的变量名，控制变量的可变范围，将整个系统置于自己的控制中。 针对消费品方面的设计特点，Solid Edge设计了众多专用的设计方法，如止口、零件分割、薄壁和网格筋板、通风窗、安装凸台等。同时，他又能与模具设计模块融为一体，自动确定模具零件的分模线，设计出更加复杂的模具。特别是消费品产品上的铭记，设计师只要输入文字，Solid Edge自动产生文字轮廓，然后依据设计师给定的放置曲线进行拟合，产生三维实体。Solid Edge允许同一零件在同一装配件中使用不同的装配几何约束关系，而不用使用新文件名或者另行设计零件，最大限度地模拟了这些零件的真实装配过程，使三维的虚拟设计更加符合真实产品。 Solid Edge能够轻松完成数以十万计的大型装配件设计。由自顶向下和由底而上两种装配技术发展起来的2D/3D混合设计的方法，使装配设计可以在工作组中齐头并进，并确保整个产品的正常装配。有效的装配方法和智能装配，提高了装配效率。装配草图的分发与关联，使装配的关联设计得到了进一步的加强；最新的“Zero D”和虚拟实际零件设计技术，将虚拟的装配结构与实际模型的三维和二维数据进行关联，拓展了整个装配设计的思想。显示配置能隐藏或冻结与当前工作无关的零件，既便于装配操作，又减轻了系统的负担。装配族、多工位装配和可调整装配、可调整零件的引入有效地解决了装配体变型所面临的同一零部件不同的表达方法的问题，最终，将系统的BOM保证和实际的一致。其它诸如装配分解图生成、动画文件制作、管道、线缆、焊接、机构的建立都在独立的子环境中进行，设计巧妙而又简单实用。Solid Edge允许设计师使用二维装配布局生成三维零件模型。其独特的“Zero D”和”Hybrid”设计思想，允许设计师先定义产品结构，再具体设计出产品模型。Solid Edge提供特有的二维/三维混合设计方法，先在装配环境中创建布局（如同零件中的布局），再按常规设计流程（自顶向下、由底往上）生成三维模型。用户能够以“Zero D”方法开始设计，建立局部或者完整的装配件结构，而并不需要创建真实的文件。整个过程中已有的二维或三维设计都可以有效利用，或完全来自新的设计，以创建出虚拟的二维零件和子装配件结构。当设计概念已经成熟后，就可以实际设计了。一个简单的“发布（Publish）”命令将虚拟装配件布局和几何信息传递到对应的零件、部件中去，生成实际的零件和子装配件文件，各设计单元就可以按照总体设计思想详细地、同步设计三维产品。在装配环境中建立虚拟的产品结构，在适当的时候再移到三维环境进行设计，这是一种有效的工作流程，帮助公司快速应对新的目标和客户的需要。Solid Edge在装配环境中的另外一大贡献在于可调整的装配技术。采用可调整装配技术，能使某个特定组件，在不同的装配条件下，以不同的状态装入上一层装配体，它通过装配欠约束条件定义零件或部件可能存在的自由度，在利用其进行装配时，自动利用其装配条件，匹配相应的装配位置，这样才能真实反映实际的设计过程，并为管理BOM精准和简化设计工作提供保障或便利。 2.3 ADAMS简介 ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical 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、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“虚拟样机”方案。 5、具有一个强大的函数库供用户自定义力和运动发生器。 6、具有开放式结构，允许用户集成自己的子程序。 7、自动输出位移、速度、加速度和反作用力曲线，仿真结果显示为动画和曲线图形。 8、可预测机械系统的性能、运动范围、碰撞、包装、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷。 9、支持同大多数CAD、FEA和控制设计软件包之间的双向通讯。ADAMS软件可以广泛应用于航空航天、汽车工程、铁路车辆及装备、工业机械、工程机械等领域.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 在玩具拖鞋的虚拟仿真研究过程中，由于零件之间存在着各种相对关系，需要对玩具进行拆卸，分析出其拆卸零件与相连接零件的运动关系并测绘出其零件的尺寸。拖鞋玩具的整体图如3-1 图3-1-1玩具拖鞋的整体结构图 通过拆卸拖鞋玩具外壳，得到内部零件结构如图3-1-2到图3-1-，外壳是有两半分别为鞋底和鞋面通过螺丝钉连接。内部齿轮箱和外壳是相对静止的 图3-1-2 齿轮箱 图3-1-3鞋面