項目八造型設計表現技法應用學習活動1：必備知識學習活動4：任務內容學習活動2：任務目標學習活動5：任務實施學習活動3：任務描述學習活動6：任務拓展項目八造型設計表現技法應用知識點一：學習活動1：必備知識項目八造型設計表現技法應用

平面設計軟件即二維設計軟件，在產品造型設計中常見的二維軟件有Illustrator（AI）、Coreldraw

（CDR）、Photoshop（PS）等。平面設計軟件貫穿于效果圖制作的始末，可用于產品造型中相關的可視化信息元素的制作。平面設計軟件作為計算機輔助繪制效果圖必不可少的設計軟件，既能全面深化效果圖的表達，又能完整明確產品的設計說明，從而真切的傳達了設計者的設計意圖。知識點二：學習活動1：必備知識項目八造型設計表現技法應用

數字化手繪是一種傳統手繪技巧結合數字化硬件設備完成創作的一種方式，一般是以Photoshop等軟件結合數位板、數位屏等硬件設備為主。數位板是計算機輸入設備的一種，通常由一塊板子和一支壓感筆組合而成，通過控制壓感筆在數位板上進行創作，結合Photoshop等圖像編輯軟件，模擬多種筆觸完成產品效果圖的表現。數字化手繪操作便捷、效率高，相比于傳統的產品手繪方式，產品透視更為準確，材質表現更為逼真，效果圖保存時間更長，圖片可修改性更強。知識點三：學習活動1：必備知識項目八造型設計表現技法應用

立體造型設計是建立在平面設計即二維設計基礎之上的新一代數字化、虛擬化、智能化的設計模式，它是一種更加形象和立體化的設計方式。1.了解玩具槍的結構組成、零件特征以及各部件作用和工作原理；2.能夠利用軟件實現玩具槍的三維建模和造型設計；3.通過玩具槍的造型設計掌握三維造型過程中結構配合的設計技巧；4.能夠合理制定玩具槍各部件的3D打印制造工藝并完成實物打印。學習活動2：任務目標項目八造型設計表現技法應用學習活動3：任務描述項目八造型設計表現技法應用任務名稱：

玩具槍的造型設計任務場景：

玩具槍是兒時不可缺少的經典玩具，多以木質、塑料材料作為槍身。具有外形逼真，娛樂性強的特點。通過簡單的設計，巧妙地利用橡皮筋自身彈性勢能作為動力，還可以發射以紙團、棉球、泡沫等“彈藥”，具備設計互動的娛樂效果。

玩具槍組成部分包括：撞針、槍栓滑塊、槍管、扳機、掛機板、導向護罩、槍柄左右側板等幾部分組成。

本項目的任務內容與要求包括以下幾點：1.通過對玩具槍功能和結構的分析后，完成玩具槍的外觀造型并進行優化設計；2.利用UG軟件完成玩具槍的外觀造型模型制作；3.利用Keyshot軟件對玩具槍的材質、色彩和燈光進行調控渲染，從而完成產品效果圖的制作；4.利用3D打印機完成玩具槍各部件的打印制作并組裝實現功能。學習活動4：任務內容項目八造型設計表現技法應用1.創建撞針模型2.創建掛機板模型3.創建槍栓滑塊模型學習活動5：任務實施項目八造型設計表現技法應用

撞針結構示意圖

掛機板結構示意圖

槍栓滑塊結構示意圖4.創建扳機模型5.創建槍管模型6.創建導向護罩模型學習活動5：任務實施項目八造型設計表現技法應用扳機截面尺寸以及效果圖槍管截面尺寸以及效果圖導向護罩截面尺寸以及效果圖7.創建側板模型學習活動5：任務實施項目八造型設計表現技法應用側板結構示意圖8.玩具手槍效果圖渲染學習活動5：任務實施項目八造型設計表現技法應用渲染效果圖

某企業根據市場需求，需要對筋膜槍的殼體造型進行改進設計。由于公司研發人員短缺，該企業人員找到你們團隊，要求對筋膜槍的殼體外觀造型進行改進設計，希望在兩至三個工作日內完成新款筋膜槍的殼體造型設計與3D打印手板制作。1.設計一款簡單實用、美觀大方、富有創意的筋膜槍的殼體，繪制造型設計簡圖；2.具有良好的性價比，在滿足功能要求的前提下，盡量節約成本；3.盡量做到美觀實用，結構簡單，容易維護；4.達到要求的美觀效果，保證良好的宣傳效率；5.要求該筋膜槍的殼體具有良好的適應性和擴展性，以滿足其它場所和環境的需要，富有創意。學習活動6：任務拓展項目八造型設計表現技法應用

項目重點：三維軟件立體模型的構建與渲染。學生了解：平面設計軟件與數字化手繪的相關應用。

拓展閱讀：造型設計表現技法其他相關軟件的應用。本項目小節項目八造型設計表現技法應用

8-1簡述造型設計表現技法所包含的相關內容。8-2簡述UG軟件和Keyshot軟件包含哪些的模塊及其內容。課外作業：項目八造型設計表現技法應用項目八結束

謝謝使用！項目九機械臂的裝配與仿真任務一：機械臂的手爪裝配任務二：運動仿真任務三：機械臂裝配項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動1：任務描述項目九

機械臂的裝配與仿真2021年7月4日，經過約7小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組圓滿完成出艙活動期間全部既定任務，我國空間站階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。此次出艙活動首次檢驗了航天員與機械臂協同工作的能力，雄偉有力的空間站核心艙機械臂格外引人注目。空間站核心艙機械臂展開長度為10.2米，最多能承載25噸的重量，是空間站任務中的“大力士”。其肩部設置了3個關節、肘部設置了1個關節、腕部設置了3個關節，每個關節對應1個自由度，具有七自由度的活動能力。通過各個關節的旋轉，空間站核心艙機械臂能夠實現自身前后左右任意角度與位置的抓取和操作，為航天員順利開展出艙任務提供強有力的保證。除支持航天員出艙活動外，空間站核心艙機械臂還承擔艙段轉位、艙外貨物搬運、艙外狀態檢查、艙外大型設備維護等在軌任務，是目前同類航天產品中復雜度最高、規模最大、控制精度最高的空間智能機械系統。為擴大任務觸及范圍，空間站核心艙機械臂還具備“爬行”功能。由于核心艙機械臂采用了“肩3+肘1+腕3”的關節配置方案，肩部和腕部關節配置相同，意味著機械臂兩端活動功能是一樣的。機械臂通過末端執行器與目標適配器對接與分離，同時配合各關節的聯合運動，從而實現在艙體上的爬行轉移。任務一機械臂的手爪裝配學習活動2：任務目標學習活動3：任務內容學習活動4：任務實施學習活動2：任務目標（1）掌握裝配的相關理論知識，掌握裝配的基本技能；（2）通過機械臂手爪子裝配，學會部件裝配的基本步驟；（3）掌握在裝配中裝入零部件的方法；（4）掌握給零部件添加“配合”、“角度”、“相切”和“插入”裝配約束的方法。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動3：任務內容（1）觀察機械臂手爪的機械結構，思考其裝配順序；（2）利用所學的inventor裝配知識進行機械臂手爪子裝配，供參考的機械臂手爪子裝配，如圖9-1所示。圖9-1機械臂手爪子裝配項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施圖9-2新建裝配模型1.裝配模型的一般過程創建裝配模型的一般過程為：（1）新建一個裝配三維模型，操作步驟如圖9-2所示。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施（2）裝配第一個零件，操作步驟如圖9-3所示。圖9-3裝入第一個零件（3）裝配第N個零件，操作步驟同第二步。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施2.機械臂手爪裝配（1）爪基板的建模。1）選定【三維模型】→【開始創建二維草圖】選擇XZ平面創建草圖，【草圖】→【圓】→【選擇圓點】繪制?36和?30兩個同心圓，如圖9-4所示，單擊完成草圖。2）選定【三維模型】→【拉伸】→【拉伸】選項選擇兩個輪廓，具體參數如圖9-5，點擊【應用并新建拉伸】，再次選擇?30的輪廓拉伸求差，具體參數如圖9-6點擊確定。學習活動4：任務實施3）選定【三維模型】→【平面】→【從平面偏移】選擇XZ平面偏移-20mm創建工作平面1，在新建平面繪制圖9-7草圖，并拉伸5mm。圖9-7繪制草圖項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施4）在工作平面1繪制圖9-8草圖，并完成拉伸，拉伸距離為10mm。圖9-8繪制草圖項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施（2）爪連桿建模。1）選定【三維模型】→【開始創建二維草圖】選擇XY平面創建草圖，繪制圖9-9草圖。2）選定【三維模型】→【拉伸】草圖輪廓選擇兩端同心圓的封閉輪廓，對稱拉伸10mm，接著選擇兩端半圓弧的矩形，對稱拉伸8mm，完成爪連桿建模，如圖9-10。

圖9-9繪制草圖

圖9-10爪連桿項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施圖9-11草圖圖9-12完成效果圖（3）夾板A建模。1）選定【三維模型】→【三維模型】→選擇XY平面創建草圖，繪制圖9-11草圖。2）選定【三維模型】→【拉伸】草圖輪廓選擇上邊同心圓的封閉輪廓，對稱拉伸10mm，接著選擇兩端半圓弧的矩形，對稱拉伸8mm，選擇下邊同心圓的封閉輪廓，不對稱拉伸5mm和15mm，完成效果圖見圖9-12。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施3）選定【三維模型】→【平面】→【從平面偏移】選擇圖9-12下圓柱體做端面偏移1mm創建平面，在創建的平面上繪制圖9-13草圖，然后將草圖拉伸8mm，完成效果圖見圖9-14。圖9-13草圖圖9-14完成效果圖項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施（4）手爪子裝配。1）新建部件文件【裝配】→【零部件】→【放置】選擇“爪基板.ipt”文件，鼠標右鍵選擇在原點處固定。圖9-15配合約束項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施2）將“爪固定板A.ipt”放入，按照圖9-15的所示的各面進行配合約束關系進行約束。按照裝配位置關系圖9-16將右側爪固定板A.ipt、爪固定板B.ipt、爪固定板C.ipt進行配合約束，成效果圖見圖9-17。圖9-16手爪子裝配圖9-17完成效果圖項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動4：任務實施3）將“爪移動梁.ipt”放入，選擇上臺階圓和爪基板圓柱孔下端面圓進行插入約束，如圖9-18所示。圖9-18插入約束

圖9-19效果圖4）利用步驟3同樣的方法將“爪連桿.ipt”和“爪固定板C.ipt”放入并對相應孔進行插入約束，將“夾板A.ipt”放入，并對夾板A、爪移動梁、爪連桿的相應孔進行插入約束，完成效果圖如圖9-19所示項目九

機械臂的裝配與仿真任務二運動仿真學習活動5：任務目標學習活動6：任務內容學習活動7：任務實施學習活動5：任務目標（1）掌握在裝配中給零部件添加運動約束和驅動約束的方法；（2）編輯裝配約束的方法；（3）掌握利用距離參數驅動機構運動。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動6：任務內容（1）觀察機械臂手爪的機械結構，思考其運動規律；（2）利用所學的Inventor運動仿真知識，對機械臂手爪進行運動仿真。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施1.添加運動約束在Inventor中，還可以向部件中的零部件添加運動約束。運動約束用于驅動齒輪、帶輪、齒條與齒輪以及其他設備的運動。可以在兩個或多個零部件間應用運動約束，通過驅動一個零部件并使其他零部件作相應的運動。運動約束指定了零部件之間的預定運動，因為它們只在剩余自由度上運轉，所以不會與位置約束沖突、不會調整自適應零件的大小或移動固定零部件。重要的一點是,運動約束不會保持零部件之間的位置關系，所以在應用運動約束之前先完全約束零部件，然后可以限制要驅動的零部件的運動約束。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施要為零部件添加運動約束，可以：（1）單擊【裝配】標簽欄【位置】面板上的【約束】工具按鈕，打開【放置約束】對話框,選擇【運動】選項卡，如圖9-20所示。圖9-20放置約束項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施（2）選擇運動的類型，在Inventor中可以選擇兩種運動類型：1）轉動約束:指定了選擇的第一個按指定傳動比相對于另一個零件

的轉動，典型的使用是齒輪和滑輪；2）轉動平動約束:指定了選擇的第一個零件按指定距離相對于另一個零件的平動而轉動，典型的使用是齒條與齒輪運動。（3）指定了運動方式以后,選擇要約束到一起的零部件上的幾何圖元，可以指定一個或更多的曲面、平面或點以定義零部件如何固定在一起。（4）指定轉動運動類型下的傳動比、轉動-平動類型下的距離即指足相對于第一個零件旋轉一次時,第二個零件所移動的距離，以及兩種運動類型下的運動方式。（5）單擊【確定】按鈕以完成運動約束的創建。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施2.驅動約束往往在裝配完畢的部件中包含有可以運動的機構，這時候可以利用Inventor驅動約束工具來模擬機構運動，驅動約束是按照順序步驟來模擬機械運動的，零部件按照指定的增量和距離依次進行定位。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施進行驅動約束都是從瀏覽器中進行的,步驟如下：（1）選擇瀏覽器中的某一個裝配的圖標，單擊右鍵，可以在打開菜單中看到【驅動約束】選項,選擇后打開如圖9-21所示的【驅動】對話框。圖9-21驅動約束項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施（2）【開始】選項用來設置偏移量或角度的起始位置，數值可以被輸入、測量或設置為寸值,默認值是定義的偏移量或角度。（3）【結束】選項用來設置偏移量或角度的終止位置，默認是起始值加10。（4）【暫停延遲】選項以秒為單位設置各步之間的延遲，默認值是0.0。一組播放控制按鈕用來控制演示動畫的播放。（5）【錄像】◎按鈕用來將動畫錄制為AVI文件。（6）如果選中【驅動自適應】復選框可以在調整零部件時保持約束關系。（7）如果選中【碰撞檢測】選項則驅動約束的部件同時檢測干涉，如果檢測到內部干涉,將給出警告并停止運動。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施（8）在增量選項中,【增量值】文本框中指定的數值將作為增量,【總步數】選項指定以相等步長將驅動過程分隔為指定的數目。（9）在【重復次數】選項中，選擇【開始/結束】選項則從起始值到結束值驅動約束，在起始值處重設。選擇【開始/結束/開始】選項則從起始值到結束值驅動約束并返回起始值，一次重復中完成的周期數取決于編輯框中的值。

（10）【Avi速率】選項用來指定在錄制動畫時拍攝“快照”作為一幀的增量。項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施3.機械臂手爪運動仿真（1）打開任務一裝配完成的“機械臂手爪.iam”模型，再右側的模型瀏覽器中找到“爪移動梁”和“爪基板”的插入約束，右鍵選擇【驅動】，如圖9-22所示。圖9-22驅動約束項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施

（2）在彈出的對話框中將開始距離設為0mm，結束距離設為30mm，將【碰撞檢測】的復選框打上鉤，點擊播放按鈕就可以看到“爪移動梁”做上下移動。驅動約束參數設置如圖9-23。圖9-23驅動約束參數設置項目九

機械臂的裝配與仿真學習活動7：任務實施

（3）在確定手爪運動沒有問題時，可以點擊錄制按鈕，如圖9-24所示，在彈出的對話框中選擇后綴WMV或AVI的視頻格式，點擊播放按鈕，系統自動錄制手爪的運動過程。如果后期進行參數修改，從模型瀏覽器中找到相應的約束，右鍵選擇編輯即可完成操作。圖9-24錄制按鈕項目九

機械臂的裝配與仿真任務三機械臂裝配學習活動8：任務目標學習活動9：任務內容學習活動10：任務實施學習活動11：任務拓展AutodeskInventorProfessional的運動仿真功能

能了解機器在真實條件下如何運轉，而能節省花費在構建物理樣機上的成本、時間和高額的咨詢費用。可以據實際工況添加載荷、摩擦特性和運動約束，然后通過運行仿真功能驗證設計。借助與應力分析模塊的無縫集成，可將工況傳遞到某一個零件上，來優化零部件設計。可以分析機械裝置中每個零部件的位置、速度、加速度以及承受的載荷。

學習活動8：任務目標項目九

機械臂的裝配與仿真

新建文件選擇標準部件模板（Standard.iam）

進入部件環境“放置”功能按鈕裝入零部件查找并選中需要裝入的零部件移動和旋轉零部件對位置和視角進行單獨的調整以方便安裝

約束零部件指定位置關系

添加指定零部件間運動關系的約束

Inventor2023裝配一般工作流程學習活動9：任務內容裝配完整項目九

機械臂的裝配與仿真

Inventor是一款三維可視化實體模擬軟件用于創建和驗證完整的數字樣機；虛擬裝配是利用計算機工具，通過分析、預測產品模型，對產品進行數據描述和可視化，做出與裝配有關的工程決策，不需要實物產品模型作支持。虛擬裝配是許多技術的綜合利用，例如可視化技術、仿真技術、決策理論、裝配和制造過程的研究等等。仿真是實現虛擬裝配的主要手段。加工過程仿真，包括切削過程仿真、裝配過程仿真，檢驗過程仿真以及焊接、壓力加工、鑄造仿真等。學習活動10：任務實施項目九

機械臂的裝配與仿真

Inventor

裝配的基本指令1、放置：單擊，找到指定要作為零部件裝入部件中的一個或多個文件。

2、聯接：應用可以確定零部件放置和運動的關系；

3、約束：創建用于控制零部件的位置和行為的約束；

4、創建；在現有部件中創建零件或部件

5、鏡像：創建零部件的鏡像版本；

6、列陣：復制一個或多個零部件，并在環形或矩形陣列中排列生成的引用（分矩形和環形列陣）。學習活動10：任務實施項目九

機械臂的裝配與仿真Inventor新建部件模板1.2.單擊新建選擇部件模板進入部件環境點擊放置開始裝配選擇零部件單擊空白處出現零部件單擊右鍵點擊確定項目九

機械臂的裝配與仿真Inventor裝配約束的使用配合約束常用于使來自不同零件的兩個表面以“面對面”或“肩并肩”的方式結合在一起，以及使來自不同零件的回轉體特征的軸線重合在一起，也可用于將不同零件上的點或線相重合。單擊框選面單擊另外零件的面面自動重合點擊確定完成再次約束點擊表面平齊點擊要平齊的零件面點擊確定完成約束點擊零件兩條線點擊確定完成約束

項目九

機械臂的裝配與仿真Inventor陣列的使用復制一個或多個零部件，并在環形或矩形陣列中排列生成的引用。點擊列陣點擊環形點擊零部件點擊軸向選擇圓后軟件自動生成點擊確定1.2.完成

項目九

機械臂的裝配與仿真

項目重點：學習機械臂的裝配與仿真。

學生了解：機械臂的工作原理。

拓展閱讀：了解機械臂都能應用在哪些領域？。本項目小節項目九

機械臂的裝配與仿真

9-1簡述機械臂由哪些組成部分？9-2簡述機械臂都有哪些具體應用（至少例舉出5個）。課外作業項目九

機械臂的裝配與仿真項目九結束

謝謝使用！項目十無人機的裝配與仿真學習活動1：任務描述任務一：無人機零部件制作任務二：無人機裝配任務三：無人機裝配檢查任務四：爆炸圖與運動仿真學習活動1：任務描述項目十

無人機的裝配與仿真

因為新型冠狀病毒的出現，在這場沒有硝煙的戰爭中，部分地區選擇運用無人機平臺實現“非接觸式”防控，包括安全巡查、防控宣傳、消殺噴霧、物資投遞、熱感測溫等方面應用，無人機可謂立下汗馬功勞。山高路險，缺醫少藥，野外遇險，水上遇難，如何絕處逢生……下面讓我們一起來學習吧。

無人機主要包括飛機機體、飛控系統、數據鏈系統、發射回收系統、電源系統等。其中機體主要由基架、連接件、動力裝置、傳動機構等硬件部分組成。本項目在熟悉無人機相關知識后，學習對無人機的三維模型進行仿真裝配和運動仿真測試。任務一無人機零部件制作學習活動2：任務目標學習活動3：任務內容學習活動4：任務說明學習活動5：任務實施學習活動2：任務目標項目十

無人機的裝配與仿真

了解無人機主要部件的作用以及工作原理；

能夠根據零件特征判斷所起作用及名稱；

了解零部件間的配合方式和連接關系；能夠完成無人機基架數字模型創建并完成實物打印。

無人機項目如圖所示。其組成部分包括：基架、電機、螺旋槳、主板、電源、控制器等幾部分組成。本項目的任務內容與要求包括以下幾點：（1）具有三維軟件操作基礎，能夠熟練操作UG軟件完成無人機項目中各部件間的三維建模工作；（2）具有軟件裝配操作基礎，利用軟件裝配功能驗證無人機各部件間的裝配以及干涉情況；（3）熟練動畫仿真制作，能夠完成無人機爆炸圖制作以及模擬運動仿真等操作任務。學習活動3：任務內容項目十

無人機的裝配與仿真學習活動5：任務實施項目十

無人機的裝配與仿真（1）無人機基架。

基架是無人機的主體框架，如圖所示，它決定了