尹 芳，杨路飞，宋少云

(武汉工业学院机械工程学院，湖北武汉430023)

然而，对机械玩具进行仿真的相关研究在国内期刊上很少见到。中科院自动化研究所的张志刚等［1］从仿生学的角度出发，按照一系列步骤，编制了机器鱼的设计与仿真软件，实现了由生物特征到机器鱼实现的过渡，方便了机器鱼的设计;广东番禺职业技术学院的廖春蓝［2］在SolidWorks中使用Animator对一个电动飞机进行运动学的仿真，作者发现它能够把玩具的复杂机构运动过程生动的表达出来，对于教学和科研都具有积极的意义。

笔者在对市场上数十种机械玩具做了测绘，建模和仿真后，研究了其中的一些关键技术并提出了一套解决方案。在仿真的玩具之中，一款白鳍豚顶球玩具设计最巧妙，也很有代表性，这里主要以它为例来阐述玩具动力学仿真中的一些关键技术。

1 白鳍豚顶球玩具的运动原理及仿真方案

一个拆去了一半外壳的白鳍豚顶球玩具如图1所示。该玩具在上紧发条以后，会出现两种状态。第一种状态是白鳍豚站立，球在上方连续旋转，而身体则一顿一顿的往前移动;第二种状态是到某个时刻，白鳍豚突然倒地，然后围绕一个点转圈，转到一定圈数后，白鳍豚又突然直立，转入第一种状态。

图1 白鳍豚玩具的三维模型

图2是根据图1绘制的机构运动简图。为清晰起见，这里面忽略了发条牙箱和玩具外壳。发条牙箱是一个靠卷簧驱动的齿轮减速器，其高速轴与图2中的标准齿轮3相连，而其低速轴则与变齿距的不完全齿轮4的轴相连接。……