畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于adams的啄木鳥(niǎo)玩具的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真

1、<p>　　高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：基于ADAMS的啄木鳥(niǎo)玩具的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　主考學(xué)校：武漢工業(yè)學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)：機(jī)電一體化 </p><p>　　指導(dǎo)老師：宋少云 </p><p>　　考生姓名：X X

2、 </p><p>　　準(zhǔn)考證號(hào)：018009200XXXX</p><p>　　2012年10月1日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要........................................................................

3、..................................3</p><p>　　Abstract.....................................................................................................4</p><p>　　1.前言.........................

4、...............................................................................5</p><p>　　1.1玩具仿真的內(nèi)容、目的和意義.......................................................5</p><p>　　2.研究方案與研發(fā)工具...........

5、.................................................................8</p><p>　　2.1項(xiàng)目的研究方案...............................................................................8</p><p>　　2.2 Solidworke簡(jiǎn)介..

6、..............................................................................8</p><p>　　2.3 ADAMS簡(jiǎn)介..................................................................................10</p><p>　　

7、3.基于Wolidworke的啄木鳥(niǎo)玩具的建模.............................................14</p><p>　　3.1啄木鳥(niǎo)玩具的測(cè)繪..........................................................................14</p><p>　　3.2啄木鳥(niǎo)玩具的三維建模與裝配.

8、.....................................................16</p><p>　　4.啄木鳥(niǎo)玩具的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真...................................................................22</p><p>　　4.1啄木鳥(niǎo)玩具的遠(yuǎn)動(dòng)原理........................

9、..........................................22</p><p>　　4.2啄木鳥(niǎo)玩具的傳動(dòng)系統(tǒng)原理框圖..................................................22</p><p>　　4.3啄木鳥(niǎo)玩具運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真................................................

10、..................22</p><p>　　5.結(jié)論與展望...........................................................................................29</p><p>　　5.1結(jié)論.................................................

11、.................................................29</p><p>　　5.2展望..................................................................................................29</p><p>　　致謝................

12、..........................................................................................30</p><p>　　參考文獻(xiàn)..................................................................................................31&

13、lt;/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在近幾年中，啄木鳥(niǎo)玩具越來(lái)越受廣大愛(ài)好者的歡迎，但它絕不是標(biāo)準(zhǔn)意義上的玩具這么簡(jiǎn)單。隨著國(guó)內(nèi)外的發(fā)展，它已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，存在著很高的科技含量，不是玩具可以比擬的。</p><p>　　啄木鳥(niǎo)玩具主要是由發(fā)條傳動(dòng)來(lái)帶動(dòng)玩具運(yùn)動(dòng)的。在研究過(guò)程中，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品的調(diào)研，測(cè)繪，

14、建模裝配并仿真，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化改造，使得產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先用solidwoks畫(huà)出啄木鳥(niǎo)模型的三維視圖，再導(dǎo)入ADAMS軟件中，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、仿真，使啄木鳥(niǎo)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)。在此基礎(chǔ)上設(shè)置出啄木鳥(niǎo)運(yùn)動(dòng)的不同軌跡，模擬啄木鳥(niǎo)在靜止、運(yùn)動(dòng)、行走、時(shí)的情況。</p><p>　　關(guān)鍵詞：啄木鳥(niǎo)；測(cè)繪；建模；裝配；仿真；模擬</p><p

15、><b>　　Abstract</b></p><p>　　These years, the woodpecker toys more and more get the welcome of enthusiast, but it's no standard sense of toys so simple. Along with the development of both a

16、t home and abroad, it has made great progress, there exist high technology content, not a toy can match. </p><p>　　The woodpecker toy is mainly composed of two of gear transmission to drive the toys, and th

17、rough the air resistance turning to turn a frog. During the study, through the investigation of market related products, surveying and mapping, modeling and simulation, assembly and the optimized renovation, make proper

18、product quality more stable. </p><p>　　In the design process, first make casting 3d drawing using Proe draw frog toy model 3d views, reintroduce of ADAMS software, and carry on the motion analysis, simulatio

19、n, make frogs can work. Based on this set out the different trajectory, running the frog in the stationary, motion simulation frogs, DaTing, turn, rotate the situation. </p><p>　　Keywords: woodpecker; Survey

20、ing and mapping; Modeling; Assembly; Simulation; simulation </p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1玩具仿真的內(nèi)容、目的和意義</p><p>　　啄木鳥(niǎo)玩具為云動(dòng)類玩具的一種，它主要是借鑒于機(jī)械傳動(dòng)原理而得到的一種人工調(diào)靶帶動(dòng)發(fā)條運(yùn)動(dòng)的玩具。 &l

21、t;/p><p>　　通過(guò)對(duì)市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品的調(diào)研，測(cè)繪，建模裝配并仿真，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化改造，使得產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，并在此基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行新功能的拓展使。利用CAD，solidworks描述，利用ADAMS仿真軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合性技術(shù)分析，使之達(dá)到課題項(xiàng)目要求。</p><p>　　玩具仿真是為了更好的了解玩具內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的情況，并更好的去利用它，實(shí)現(xiàn)它的價(jià)值，以便于更好的豐富我們的生活。同時(shí)，玩

22、具仿真可以給我們帶來(lái)更多的效益。</p><p>　　1.2動(dòng)力仿真玩具的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析</p><p>　　玩具的娛樂(lè)和教育兩大功能越來(lái)越受到消費(fèi)者的密切關(guān)注，家長(zhǎng)所要求的玩具不僅要是孩子的親密玩伴，而且必須是他們成長(zhǎng)的良師益友。這樣的認(rèn)識(shí)已經(jīng)在眾多玩具購(gòu)買者和消費(fèi)者的心目中確立，因而國(guó)內(nèi)外對(duì)玩具功能的研究都在不斷的探究和技術(shù)的更新。</p><p>　　1

23、.2.1玩具動(dòng)力學(xué)仿真的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　中國(guó)玩具文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，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。隨著中華民族經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、文化藝術(shù)的不斷發(fā)展和提高，創(chuàng)造出了許多絢麗多彩、精巧迷人的玩具。它反映出我國(guó)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。是中華文化優(yōu)秀傳統(tǒng)的組成部分，在中華文化發(fā)展史上占有獨(dú)特的地位。有些玩具甚至成為世界科學(xué)

24、技術(shù)和文化藝術(shù)發(fā)展的先驅(qū)或啟萌。在促進(jìn)人們身心健康成長(zhǎng)、豐富人們的生活內(nèi)容、增長(zhǎng)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(lè)生活中不可或缺的重要內(nèi)容之一。具有很強(qiáng)的生命力，流傳至今，并創(chuàng)出輝煌。</p><p>　　我國(guó)玩具行業(yè)是從上世紀(jì)80年代后發(fā)展起來(lái)，70%以上還是來(lái)料加工和來(lái)樣加工，自主開(kāi)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(guò)程

25、。</p><p>　　目前在我國(guó)，玩具產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)大生產(chǎn)能力和相對(duì)薄弱的設(shè)計(jì)力量形成了鮮明的對(duì)比。我國(guó)是世界上最大的玩具制造國(guó)和出口國(guó)，全球70％的玩具是在我國(guó)境內(nèi)制造的。我國(guó)現(xiàn)有玩具企業(yè)2萬(wàn)余家，從業(yè)人員超過(guò)400萬(wàn)，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。2005年全國(guó)玩具出口額達(dá)150多億美元。廣東、江蘇、浙江、上海、山東和福建這五省一市歷來(lái)是中國(guó)玩具最重要的生產(chǎn)和出

26、口基地，占中國(guó)玩具年銷售額的95％以上，其中廣東占中國(guó)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)。</p><p>　　隨著我國(guó)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(zhǎng)（每年的假期達(dá)一百多天），離退休的中老年人日益增長(zhǎng)（60歲以上的人口已達(dá)到1.33億人）。加之現(xiàn)代化社會(huì)工作節(jié)奏日益加快，競(jìng)爭(zhēng)激烈，腦力勞動(dòng)強(qiáng)度加重，生活壓力不斷增大。人們?nèi)找嫘枰?/p>

27、多的娛樂(lè)和休閑的活動(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(lái)，使身心得到輕松自由和安怡，以玩具作為休閑娛樂(lè)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。從20世紀(jì)90年代末，社會(huì)對(duì)玩具禮品的需要日益增長(zhǎng)，并漸成風(fēng)尚。據(jù)報(bào)導(dǎo)：有一對(duì)80歲的老夫妻，為了給朋友孩子送禮，一下買了三副多米諾牌，送給朋友孩子兩副，受到朋友及孩子的歡迎，自己留了一副，老兩口一起碼玩，逐

28、漸琢磨其中的規(guī)律，大約玩了十多次，就碼到一百多張，連喊"不易，不易"。他感慨地說(shuō)：“似也象征我的一生，爬起來(lái)，倒下去，倒下去，爬起來(lái)。當(dāng)有點(diǎn)成就時(shí)，興奮、欣慰之情也直溢于言表啊！”玩得興沖沖，被鄰居稱為“好一對(duì)老小孩”。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</p><p>　　1.3本課題的研究目標(biāo)與內(nèi)容</p><p>　　在對(duì)玩具的調(diào)研和

29、了解中，認(rèn)識(shí)到玩具的重要性。選擇玩具拖鞋作為本課題的研究對(duì)象，是由于玩具拖鞋其機(jī)構(gòu)巧妙、運(yùn)動(dòng)多樣性、價(jià)格便宜、易于拆卸等特點(diǎn)使得其成為研究對(duì)象。</p><p>　　通過(guò)在對(duì)玩具拖鞋進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析，聯(lián)合使solidedge和ADAMS軟件，使自己學(xué)會(huì)玩具測(cè)繪的方法，學(xué)習(xí)如何進(jìn)行曲面建模，熟練掌握solidedge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，

30、學(xué)會(huì)在ADAMS中對(duì)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。</p><p>　　2 研究方案與研發(fā)工具</p><p>　　2.1 項(xiàng)目的研究方案</p><p>　　首先，要迅速瀏覽和閱讀啄木鳥(niǎo)玩具相關(guān)課題及知識(shí)。接著，對(duì)在老師那里拿來(lái)的玩具進(jìn)行拆解和測(cè)繪。用Solidworks畫(huà)出啄木鳥(niǎo)玩具模型的各個(gè)零件圖，對(duì)零件圖進(jìn)行裝配，得出啄木鳥(niǎo)玩具的三維裝配圖。第

31、三，把Solidworks里的啄木鳥(niǎo)玩具的三維裝配圖導(dǎo)入ADAMS軟件中，進(jìn)行詳細(xì)的動(dòng)力學(xué)分析。找出活動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)力部分，給其加一個(gè)運(yùn)動(dòng)副和一個(gè)驅(qū)動(dòng)，讓其轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)傳動(dòng)部分到執(zhí)行部分使啄木鳥(niǎo)玩具運(yùn)動(dòng)。并分別對(duì)啄木鳥(niǎo)玩具在地面靜止，直線向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，記錄下其運(yùn)動(dòng)過(guò)程。最后，總結(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的修改。</p><p>　　2.2 Solidwork簡(jiǎn)介</p><p>　　S

32、olidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸 塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)，當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件至今，至2010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(guó)家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被

33、法國(guó)達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購(gòu)，作為達(dá)索中端主流市場(chǎng)的主打品牌。</p><p>　　Solidwork有以下幾個(gè)主要特性：</p><p>　　(1)Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks

34、 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用?！　?lt;/p><p>　　(2) 對(duì)于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來(lái)搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理

35、器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。　　</p><p>　　(3)在目前市場(chǎng)上所見(jiàn)到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)便而方便的軟件之一。美國(guó)著名咨詢公司Daratech所評(píng)論：“在基于Windows平臺(tái)的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場(chǎng)快

36、速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者?！薄　?lt;/p><p>　　(4)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。 </p><p>　　Solidworks功能如下：</p><p>　　(1) 草圖：SolidWorks草圖可以

37、插入?yún)⒖紙D片，圖線可以自由拖動(dòng),自動(dòng)解算，自動(dòng)標(biāo)注，自我修復(fù)。</p><p>　　(2) 配置：SolidWorks獨(dú)特的配置功能迅速展示不同設(shè)計(jì)方案，以及零件不同狀態(tài)，比如：能夠迅速獲得零件毛坯形態(tài)和尺寸，不僅僅為設(shè)計(jì)，更延伸到對(duì)工藝過(guò)程的支持。</p><p>　?。?）陣列：除了常見(jiàn)的規(guī)則陣列，更含有草圖驅(qū)動(dòng)、特征驅(qū)動(dòng)、曲線驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)文件驅(qū)動(dòng)等多種陣列能力，比如：僅僅用一個(gè)曲線驅(qū)動(dòng)

38、陣列，就能模擬電纜拖鏈的動(dòng)態(tài)占位效果。</p><p>　　（4） 多實(shí)體建模：多實(shí)體建模為復(fù)雜模型建造帶來(lái)更多的實(shí)用手段，甚至能像裝配那樣移動(dòng)、重組實(shí)體，完美地實(shí)現(xiàn)零件插入零件的復(fù)合造型。</p><p>　?。?） 特型造型：SolidWorks獨(dú)特的特型造型功能極大提高了藝術(shù)造型的能力與效率，比如：僅僅使用平直線條的簡(jiǎn)單造型，迅速就能轉(zhuǎn)化為曲面模型。</p><p

39、>　?。?）鈑金：強(qiáng)大的鈑金功能含有多種造型模式，能完成復(fù)雜鈑金件的快速建模，比如：放樣鈑金造型能夠展平含有復(fù)雜曲面的鈑金件，為相關(guān)工藝準(zhǔn)備提供迅捷支持。</p><p>　　7）曲面造型：全面而富于特色的曲面工具，豐富的選項(xiàng)，甚至能完成動(dòng)物、運(yùn)動(dòng)鞋那樣的復(fù)雜模型，僅僅一個(gè)填補(bǔ)曲面的功能，令許多費(fèi)力費(fèi)時(shí)的曲面修補(bǔ)變得如此輕松。</p><p>　?。?）焊件功能：僅僅選擇路徑即可快速

40、完成型材組構(gòu)焊件，自動(dòng)生成下料清單，并統(tǒng)計(jì)材料類型與長(zhǎng)度等等。</p><p>　　（9）材質(zhì)紋理：快速獲得重量、重心等數(shù)據(jù)，甚至不用渲染，僅僅使用表面紋理即可獲得滿意的真實(shí)視覺(jué)效果。</p><p>　?。?0）尺寸關(guān)聯(lián)：通過(guò)建模過(guò)程中設(shè)定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。比如：當(dāng)改變軸承的型號(hào)時(shí)，相關(guān)的軸徑、軸承座等零件自動(dòng)變化，無(wú)須單獨(dú)修改。</p><p>　?。?1）自定義

41、資源：含有多種項(xiàng)目的自定義資源極大地提高設(shè)計(jì)效率，比如：在軸上開(kāi)一個(gè)圓頭建槽，或是在管端生成一個(gè)法蘭，僅僅通過(guò)拖放、選參數(shù)、確定等三到五次鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可完成。</p><p>　?。?2）裝配：僅僅是拖放即可自動(dòng)建立合適的配合關(guān)系，智能零部件與扣件還能自動(dòng)調(diào)整參數(shù)以適應(yīng)裝配需要，天生就具備動(dòng)態(tài)模擬的能力，甚至能模仿真實(shí)碰撞致動(dòng)的效果。多達(dá)四十萬(wàn)件的大型裝配也通過(guò)了測(cè)試。使用圖塊，在裝配中更方便地進(jìn)行自頂而下的設(shè)計(jì)工

42、作，使得總體布局草圖兼?zhèn)浜?jiǎn)潔靈活而詳細(xì)的能力。</p><p>　?。?3）工程圖：零件與裝配體的工程圖都是自動(dòng)投影生成，自動(dòng)填寫(xiě)標(biāo)題欄，可控地自動(dòng)投影尺寸，還能根據(jù)不同的配置，給出零件不同狀態(tài)的工程圖，為工藝準(zhǔn)備帶來(lái)極大便利。并且完全支持圖層、線型等二維CAD能力，并能生成二維CAD可讀的文件。</p><p>　?。?4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：SolidWorks配有豐富的數(shù)據(jù)接口，含有自動(dòng)修復(fù)模

43、型能力，它所能夠打開(kāi)以及轉(zhuǎn)出的數(shù)據(jù)格式也許是最多的，比如：它能直接打開(kāi)PRO/E文件，并讀取特征使之成為可編輯的SolidWorks模型。</p><p>　　2.3 ADAMS簡(jiǎn)介</p><p>　　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(guó)MDI公司(Mechanical D

44、ynamics Inc.)開(kāi)發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。目前，ADAMS己經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。根據(jù)1999年機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國(guó)際市場(chǎng)份額的統(tǒng)計(jì)資料，ADAMS軟件銷售總額近八千萬(wàn)美元、占據(jù)了51%的份額，現(xiàn)已經(jīng)并入美國(guó)MSC公司。</p><p>　　ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格郎日方程方

45、法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。</p><p>　　ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開(kāi)發(fā)工具，其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可

46、以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。</p><p>　　ADAMS軟件由基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱5類模塊組成，如表3-1所示。用戶不僅可以采用通用模塊對(duì)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(duì)特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。</p><p>　　表2-1 ADAMS軟件模塊</p><p

47、>　　下面分別介紹幾種ADAMS軟件模塊：</p><p>　?。?）用戶界面模塊(ADAMS/View)</p><p>　　ADAMS/View是ADAMS系列產(chǎn)品的核心模塊之一，采用以用戶為中心的交互式圖形環(huán)境，將圖標(biāo)操作、菜單操作、鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作與交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)畫(huà)顯示、優(yōu)化設(shè)計(jì)、X－Y曲線圖處理、結(jié)果分析和數(shù)據(jù)打印等功能集成在一起。</p><

48、p>　　ADAMS/View采用簡(jiǎn)單的分層方式完成建模工作。采用Parasolid內(nèi)核進(jìn)行實(shí)體建模，并提供了豐富的零件幾何圖形庫(kù)、約束庫(kù)和力/力矩庫(kù)，并且支持布爾運(yùn)算、支持FORTRAN/77和FORTRAN/90中的函數(shù)。除此之外，還提供了豐富的位移函數(shù)、速度函數(shù)、加速度函數(shù)、接觸函數(shù)、樣條函數(shù)、力/力矩函數(shù)、數(shù)據(jù)元函數(shù)、若干用戶子程序函數(shù)以及常量和變量等。</p><p>　　(2) 后處理模塊（ADA

49、MS/PostProcessor）</p><p>　　MDI公司開(kāi)發(fā)的后處理模塊ADAMS/Postprocessor，用來(lái)處理仿真結(jié)果數(shù)據(jù)、顯示仿真動(dòng)畫(huà)等。既可以在ADAMS/View環(huán)境中運(yùn)行，也可脫離該環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行。</p><p>　　ADAMS/PostProcessor的主要特點(diǎn)是：采用快速高質(zhì)量的動(dòng)畫(huà)顯示，便于從可視化角度深入理解設(shè)計(jì)方案的有效性；使用樹(shù)狀搜索結(jié)構(gòu)，層次清晰

50、，并可快速檢索對(duì)象；具有豐富的數(shù)據(jù)作圖、數(shù)據(jù)處理及文件輸出功能；具有靈活多變的窗口風(fēng)格，支持多窗口畫(huà)面分割顯示及多頁(yè)面存儲(chǔ)；多視窗動(dòng)畫(huà)與曲線結(jié)果同步顯示，并可錄制成電影文件；具有完備的曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：如均值、均方根、極值、斜率等；具有豐富的數(shù)據(jù)處理功能，能夠進(jìn)行曲線的代數(shù)運(yùn)算、反向、偏置、縮放、編輯和生成波特圖等；為光滑消隱的柔體動(dòng)畫(huà)提供了更優(yōu)的內(nèi)存管理模式；強(qiáng)化了曲線編輯工具欄功能；能支持模態(tài)形狀動(dòng)畫(huà)，模態(tài)形狀動(dòng)畫(huà)可記錄的標(biāo)準(zhǔn)圖形文

51、件格式有：*.gif，*.jpg，*.bmp，*.xpm，*.avi 等；在日期、分析名稱、頁(yè)數(shù)等方面增加了圖表動(dòng)畫(huà)功能；可進(jìn)行幾何屬性的細(xì)節(jié)的動(dòng)態(tài)演示。</p><p>　　ADAMS/PostProcessor的主要功能包括：為用戶觀察模型的運(yùn)動(dòng)提供了所需的環(huán)境，用戶可以向前、向后播放動(dòng)畫(huà)，隨時(shí)中斷播放動(dòng)畫(huà)，而且可以選擇最佳觀察視角，從而使用戶更容易地完成模型排錯(cuò)任務(wù)；為了驗(yàn)證ADAMS仿真分析結(jié)果數(shù)據(jù)的有效

52、性，可以輸入測(cè)試數(shù)據(jù)，并測(cè)試數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖比較，還可對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、對(duì)輸出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；用戶可以對(duì)多個(gè)模擬結(jié)果進(jìn)行圖解比較，選擇合理的設(shè)計(jì)方案；可以幫助用戶再現(xiàn)ADAMS中的仿真分析結(jié)果數(shù)據(jù)，以提高設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量；可以改變圖表的形式，也可以添加標(biāo)題和注釋；可以載入實(shí)體動(dòng)畫(huà)，從而加強(qiáng)仿真分析結(jié)果數(shù)據(jù)的表達(dá)效果；還可以實(shí)現(xiàn)在播放三維動(dòng)畫(huà)的同時(shí)，顯示曲線的數(shù)據(jù)位置，從而可以觀察運(yùn)動(dòng)與參數(shù)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 </p>

53、;<p>　?。?）Solidwoks接口模塊（Mechanical/Pro）</p><p>　　Mechanical/Pro是連接Solidwoks與ADAMS之間的橋梁。二者采用無(wú)縫連接的方式，使Solidwoks用戶不必退出其應(yīng)用環(huán)境，就可以將裝配的總成根據(jù)其運(yùn)動(dòng)關(guān)系定義為機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，并進(jìn)行干涉檢查、確定運(yùn)動(dòng)鎖止的位置、計(jì)算運(yùn)動(dòng)副的作用力。</p><

54、p>　　Mechanical/Pro是采用Pro/Develop工具創(chuàng)建的，因此Solidwoks用戶可以在其熟悉的CAD環(huán)境中建立三維機(jī)械系統(tǒng)模型，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行仿真分析。通過(guò)一個(gè)按鍵操作，可將數(shù)據(jù)傳送到ADAMS中，進(jìn)行全面的動(dòng)力學(xué)分析。</p><p>　　(4)啄木鳥(niǎo)玩具動(dòng)力系統(tǒng)工具箱（ADAMS/Landing Gear）</p><p>　　啄木鳥(niǎo)滾輪工具箱是專門用來(lái)

55、構(gòu)造啄木鳥(niǎo)前進(jìn)和禁止軟件環(huán)境，不但能夠創(chuàng)建紅魚(yú)滾動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字化功能樣機(jī)，而且能夠在各種試驗(yàn)條件下分析、測(cè)試這些數(shù)字化功能樣機(jī)。啄木鳥(niǎo)滾動(dòng)工具箱能夠真實(shí)地仿真多個(gè)子系統(tǒng)及組裝后的整機(jī)性能。用戶利用啄木鳥(niǎo)擺動(dòng)模塊，能夠迅速準(zhǔn)確地建模，并有充裕的時(shí)間來(lái)考慮不同的設(shè)計(jì)方案對(duì)性能的影響規(guī)律，以便更加全面地了解各種滾動(dòng)條件下啄木鳥(niǎo)擺動(dòng)工具的性能，極大程度地拜動(dòng)工具設(shè)計(jì)方案的決策風(fēng)險(xiǎn)。</p><p>　　啄木鳥(niǎo)工具箱能以更低

56、的成本和更快的速度細(xì)化模型，準(zhǔn)確地重復(fù)相同的試驗(yàn)/仿真來(lái)重新評(píng)估設(shè)計(jì)方案變化后的效果；不同部門(包括零、部件供應(yīng)商和用戶)之間能夠共享成果，從而快速有效地傳遞工程信息；能夠驗(yàn)證模型部件和模型子系統(tǒng)的有效性，把不可知因素減至最低；能夠提供多樣化的分析方法使用戶更快、更方便地進(jìn)行分析工作；能夠與CAD和FEM軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。</p><p>　　3 基于ADAMS的啄木鳥(niǎo)玩具的建模</p><p

57、>　　3.1啄木鳥(niǎo)玩具的測(cè)繪</p><p>　　3.1.1 測(cè)繪目的</p><p>　　通過(guò)對(duì)啄木鳥(niǎo)玩具模型的拆裝與觀察，了解其整體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)布局及傳動(dòng)方案，了解各組成部分的作用，從而繪制啄木鳥(niǎo)玩具的二維、三維零件草圖及裝配圖。</p><p>　　3.1.2 測(cè)繪工具</p><p>　　啄木鳥(niǎo)玩具模型、游標(biāo)卡尺、鋼尺、鉛筆及草稿

58、紙。</p><p>　　3.1.3 測(cè)繪步驟</p><p>　　(1) 分析各零部件的構(gòu)造、功能、類型，并分出標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件；對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件，要測(cè)量出其基本尺寸，然后查有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定其代號(hào)；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)件要繪制草圖，測(cè)量、標(biāo)注尺寸。</p><p>　　(2) 仔細(xì)觀察啄木鳥(niǎo)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并分析其零部件間相互位置關(guān)系，確定其傳動(dòng)方式。繪制出機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖。</

59、p><p>　　(3) 拆卸零件并觀察分析各零件的作用、結(jié)構(gòu)、周向定位、軸向定位、間隙調(diào)整、等問(wèn)題，把各零件編號(hào)并分類放置，并進(jìn)行裝配。</p><p>　　3.1.4 繪制零件草圖</p><p>　　啄木鳥(niǎo)玩具測(cè)繪零件草圖（部分）如圖3-1到3-5所示：</p><p>　　圖3-1 啄木鳥(niǎo) </p><p>&

60、lt;b>　　圖3-2 前殼</b></p><p><b>　　圖3-3 發(fā)條</b></p><p><b>　　圖3-4 鳥(niǎo)腳</b></p><p><b>　　圖3-5 翅膀</b></p><p>　　3.2啄木鳥(niǎo)玩具的三維建模與裝配<

61、/p><p><b>　　3.2.1建模</b></p><p>　　這只啄木鳥(niǎo)比較簡(jiǎn)單，大約有7個(gè)零件。建模之前應(yīng)仔細(xì)推敲它們的結(jié)構(gòu)，分析它們是由哪些基特征組成的，盡量用基本特征來(lái)完成一些特殊特征實(shí)現(xiàn)的操作，這樣以便于修改。以下是幾個(gè)零件的建模過(guò)程（建模過(guò)程中，可能用到的命令：拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合；復(fù)制、陣列、鏡像；孔、倒角、抽殼、筋、拔模）：</p>

62、<p>　　3.2.1.1曲面外殼</p><p><b>　　1.畫(huà)曲面的方法</b></p><p>　　a.在紙上繪出曲面的大致輪廓</p><p>　　b. 用銅絲或者鐵絲等距的測(cè)出曲面圓的形并且確定其高度，在軟件里，先建四個(gè)等距的曲面，畫(huà)圓弧，再創(chuàng)建曲面。</p><p><b>　　2.

63、建模過(guò)程</b></p><p>　　a.創(chuàng)建四個(gè)等距的輔助平面，分別畫(huà)如圖3-6到3-7所示的草圖。</p><p>　　b.然后放樣拉伸時(shí)之成為一個(gè)實(shí)體。</p><p>　　c. 然后實(shí)體進(jìn)行抽殼處理</p><p>　　d.最后進(jìn)行裁剪得到如下所示圖形：</p><p><b>　　圖3-

64、6 前殼</b></p><p><b>　　圖3-7 后殼</b></p><p>　　3.2.1.2發(fā)條箱的建模</p><p><b>　　建模過(guò)程：</b></p><p>　　a:先畫(huà)出最底面的草圖，然后拉伸合適的高度。</p><p>　　b.在最底

65、面的兩端分別畫(huà)兩個(gè)圓，在拉伸合適高度，與a的圖求和。</p><p>　　c.再在最地面的側(cè)面畫(huà)出如圖“u”型的草圖，然后拉伸合適的厚度，得到三維模型。</p><p><b>　　圖3-8</b></p><p>　　最后圖形如下圖所示：</p><p><b>　　圖3—9 發(fā)條</b><

66、/p><p>　　3.2.1.3 翅膀的建模 </p><p><b>　　建模過(guò)程</b></p><p>　　先畫(huà)出一個(gè)矩形，再拉伸。</p><p>　　再在矩形的基礎(chǔ)上切除多余的部分。</p><p>　　在矩形側(cè)面拉一個(gè)圓柱。</p&g

67、t;<p>　　再畫(huà)出翅膀的扇形草圖，拉伸，再切除掉多余的部分。</p><p><b>　　圖3—10</b></p><p>　　最后圖形如下圖所示：</p><p><b>　　圖3—11 翅膀</b></p><p>　　3.2.1.4 腳的建模

68、 </p><p><b>　　建模過(guò)程如圖所示</b></p><p>　　a:先畫(huà)出最底面的草圖，然后拉伸合適的高度。</p><p>　　b.在最底面正面斜向上拉個(gè)長(zhǎng)方形的切面。</p><p>　　c.再切除多余的部分，打孔，然后拉伸合適的厚度，得到三維模型。</p><p&

69、gt;　　最后圖形如下圖所示：</p><p><b>　　圖3—12 腳</b></p><p><b>　　3.2.2 裝配</b></p><p>　　啄木鳥(niǎo)玩具的裝配過(guò)程是比較煩瑣的，因?yàn)樗那娑ㄎ槐容^復(fù)雜。但是，它的裝配過(guò)程有一定的規(guī)律可循。以下是啄木鳥(niǎo)玩具的裝配過(guò)程：</p><p>

70、　　打開(kāi)solidworks軟件，點(diǎn)擊新建，創(chuàng)建新的文件，然后點(diǎn)擊裝配體，單擊確定。就可以裝配零件了。</p><p>　　啄木鳥(niǎo)玩具的裝配過(guò)程：</p><p>　　將發(fā)條放在啄木鳥(niǎo)后殼里，調(diào)出合適的匹配關(guān)系。</p><p>　　再把腳掛在發(fā)條的傳裝置上，合理的讓其固定。</p><p>　　將兩個(gè)翅膀放入到曲面外殼的插槽里，在軟件里利用

71、合適的配合。</p><p><b>　　圖3—13</b></p><p>　　最后啄木鳥(niǎo)完整裝配圖如下：</p><p><b>　　圖3—14 啄木鳥(niǎo)</b></p><p>　　4 啄木鳥(niǎo)玩具的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真</p><p>　　4.1 啄木鳥(niǎo)挺玩具的運(yùn)動(dòng)原理</p

72、><p>　　啄木鳥(niǎo)玩具主要是由發(fā)條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使腳向前運(yùn)動(dòng)；發(fā)條轉(zhuǎn)動(dòng)完成以后，致使齒輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。腳運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)連桿前后運(yùn)動(dòng) </p><p>　　4.2啄木鳥(niǎo)玩具的傳動(dòng)系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　啄木鳥(niǎo)玩具傳動(dòng)系統(tǒng)原理框圖如圖所示：</p><p>　　4.3 啄木鳥(niǎo)玩具的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真</p><p>　　4.3.

73、1 導(dǎo)入幾何模型</p><p>　　把啄木鳥(niǎo)玩具的三維視圖由Solidwoks導(dǎo)入ADAMS軟件中，首先把Solidwoks里的三維裝配圖以*x_t的格式保存（如圖4-1）</p><p><b>　　圖4—1</b></p><p>　　接著打開(kāi)ADAMS軟件把所保存文件導(dǎo)入ADAMS軟件中（圖4-1） </p><p&

74、gt;<b>　　圖4—2</b></p><p><b>　　圖4—3</b></p><p>　　導(dǎo)入后的模型如圖4-4. </p><p><b>　　圖4-4 </b></p><p>　　4.3.2更改各個(gè)零件的顏色和名稱</p><p>　　

75、為了便于區(qū)分各個(gè)構(gòu)件，需要更改其顏色和名稱。</p><p>　　更改模型中所有零件的名稱如圖4-5,4-6</p><p><b>　　圖4-5 改名圖</b></p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　更改名稱后的模型如圖4-7所示。</p><p&g

76、t;<b>　　圖4-7</b></p><p>　　4.3.3 施加約束</p><p>　　牙箱跟后殼添加固定副，如圖4-8所示：</p><p>　　圖4-8 固定約束圖</p><p>　　翅膀跟外殼之間添加的轉(zhuǎn)動(dòng)副，如圖4-9所示：</p><p>　　圖4-9 轉(zhuǎn)動(dòng)約束圖</p&

77、gt;<p>　　腳與傳動(dòng)桿之間添加碰撞副，如圖4-10所示：</p><p><b>　　圖4-10</b></p><p>　　圖4-11 碰撞約束圖</p><p><b>　　圖4-12</b></p><p>　　施加完所有約束后，就可以對(duì)啄木鳥(niǎo)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真了。如圖4-13

78、所示：</p><p><b>　　圖4-13 仿真圖</b></p><p><b>　　5 結(jié)論與展望</b></p><p><b>　　5.1 結(jié)論</b></p><p>　　2012年9月，我開(kāi)始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)至今日，設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入

79、狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程離不開(kāi)宋老師指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助。</p><p>　　9月初，在指導(dǎo)老師的推薦下選擇了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，即基于ADAMS的啄木鳥(niǎo)玩具的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。</p><p>　　9月份中旬開(kāi)始要進(jìn)行設(shè)計(jì)的工作了。首先，要對(duì)啄木鳥(niǎo)玩具進(jìn)行測(cè)繪；測(cè)繪就需要對(duì)啄木鳥(niǎo)玩具進(jìn)行拆解。在拆解前，我對(duì)啄木鳥(niǎo)玩具運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了錄制，錄下了啄木鳥(niǎo)玩具運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，以便日后設(shè)計(jì)工

80、作的需要。拆解時(shí)的每一步都要進(jìn)行拍照，給每一個(gè)零件編號(hào)，以便于安裝。然后，對(duì)每一個(gè)零件進(jìn)行測(cè)繪，畫(huà)出三維圖；由于這些零件大多都很小，所以在測(cè)量時(shí)要非常的認(rèn)真。畫(huà)出各個(gè)零件圖之后要進(jìn)行裝配。</p><p>　　裝配完之后就要對(duì)啄木鳥(niǎo)玩具進(jìn)行仿真，這也是我的最主要的任務(wù)。以前沒(méi)有學(xué)過(guò)仿真，所以剛開(kāi)始接觸真有點(diǎn)茫然。老師讓我不用怕，教我學(xué)會(huì)ADAMS軟件，用這個(gè)軟件進(jìn)行仿真。首先，要把在Solidwoks里畫(huà)的三維裝

81、配圖導(dǎo)入ADAMS軟件中。為了便于區(qū)分各零件，我對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行了顏色和名字的更改。其次，要對(duì)各個(gè)活動(dòng)構(gòu)件施加約束。在加約束之前要分析青蛙打挺玩具的運(yùn)動(dòng)方式。</p><p>　　在整個(gè)過(guò)程中我學(xué)到了很多新的知識(shí)，也增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)。在以后的日子里，我更要不斷的學(xué)習(xí)，不斷地充實(shí)自己，爭(zhēng)取在所學(xué)領(lǐng)域中有所作為。</p><p><b>　　5.2 展望</b></p>

82、;<p>　　隨著國(guó)內(nèi)外科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，啄木鳥(niǎo)玩具在技術(shù)上也有了很大的進(jìn)步。為了使啄木鳥(niǎo)玩具在技術(shù)上有更大的突破，可以這樣做：</p><p>　　第一，可以在啄木鳥(niǎo)具內(nèi)部裝一個(gè)電力裝置，使其運(yùn)動(dòng)更便利；</p><p>　　第二，給啄木鳥(niǎo)玩具裝上能轉(zhuǎn)彎的系統(tǒng)，使其在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候更靈活。</p><p>　　第三，啄木鳥(niǎo)玩具也可以從降低價(jià)格、減少組裝、免

83、除測(cè)試、提高安全性等方面進(jìn)一步的進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在完成論文之際，我要深深地感謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予過(guò)幫助和指導(dǎo)的老師和同學(xué)們。</p><p>　　首先，要衷心感謝宋老師的知道和幫助。今天我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文的寫(xiě)作，無(wú)不凝聚著宋老師的心血與汗水。老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題

84、，研究方案的確定以及具體的實(shí)施過(guò)程都給予了周密的指導(dǎo)，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和系統(tǒng)的科研思路讓我受益終生。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，老師很有責(zé)任心，給我了很多建議，讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠完成的更好。其次，要感謝研究生學(xué)長(zhǎng)。他給我信心與動(dòng)力，讓我對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)有了很好的信念。再次，要感謝跟我一組的同學(xué)們。他們陪伴了我?guī)讉€(gè)月，在這幾個(gè)月里相互討論，相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>

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