三維仿真動畫在機械設(shè)計學習中的應用

呂超穎

(陜西服裝工程學院，陜西 西安 712046)

1 三維仿真動畫在機械設(shè)計中運用的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的手工機械繪圖技術(shù)限制了我國機械設(shè)計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進步。但是，計算機技術(shù)的發(fā)展，導致了越來越多的新型技術(shù)的出現(xiàn)，其中三維仿真動畫設(shè)計的出現(xiàn)直接推動了我國機械設(shè)計的發(fā)展和進步。設(shè)計師在進行設(shè)計的時候能夠不被外界環(huán)境所限制，設(shè)計出來的三維動畫也更加直觀，設(shè)計師可以隨時隨地進行設(shè)計，不受時間和空間的限制，對于設(shè)計出來的圖紙還可以直接進行修改，節(jié)省了大量的時間和資源，使整個機械設(shè)計更加高效，設(shè)計內(nèi)容更加的形象直觀，對整個機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展具有跨時代的重要意義。

從我國機械設(shè)計的發(fā)展趨勢來看，在機械設(shè)計中有效地運用三維仿真動畫研究能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)計內(nèi)容的有效模擬，通過三維模擬將其形象地呈現(xiàn)出來，通過三維仿真技術(shù)在機械設(shè)計中的應用有利于設(shè)計師對產(chǎn)品進行更加精細地設(shè)計和構(gòu)圖，而且還能夠呈現(xiàn)出更好的視覺效果，對各個零件之間的關(guān)系進行三維可視化設(shè)計。通過機械設(shè)計師對產(chǎn)品進行三維動畫全景模擬，能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)計產(chǎn)品的全景瀏覽，對產(chǎn)品有一個整體的認知，但同時也可以進行局部瀏覽，精確控制每一個小細節(jié)的設(shè)計，幫助人們對設(shè)計方案能夠進行更直觀、便捷地了解和認識。更加重要的一點是，在前期工程建設(shè)中，利用三維仿真動畫技術(shù)還可以“建成實物”，這樣如果在進行工程設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)存在不足之處，能夠及時地對其進行完善修改，而不需要耗費大量的時間，從而能夠有效地提高機械設(shè)計方面的工作效率。

2 機械設(shè)計中三維仿真動畫的學習要求

在機械設(shè)計中運用三維仿真動畫需要一定的計算機技術(shù)，但同時還需要基本的機械設(shè)計制造理論學習，課程設(shè)計以及一定的實訓。機械設(shè)計的進行還需要一定的軟件，包括二維CAD制圖和三維設(shè)計軟件，這些都是必不可少的技能，只有熟練地運用機械設(shè)計軟件，才能夠更好地設(shè)計出圖紙，將設(shè)計成果更加形象直觀地呈現(xiàn)出來。機械設(shè)計人員必須要熟練地掌握設(shè)計軟件，學會進行三維動畫的制作，還必須要具備一定的動畫編導和動畫建模能力，學會收集相關(guān)的資料。只有對要設(shè)計的動畫形象有一個大致的了解和掌握，才能夠進行進一步的建模設(shè)計，動畫建模技術(shù)更是整個三維仿真動畫設(shè)計中的核心組成，只有掌握基本的操作要求，才能夠更好地將三維仿真動畫技術(shù)運用到機械設(shè)計中。

3 機械設(shè)計中三維仿真動畫設(shè)計軟件的選擇

現(xiàn)在能夠進行三維動畫軟件設(shè)計的軟件非常多，這些軟件的實用都具有自身的特點，但是要想使動畫設(shè)計技術(shù)水平得到明顯地提升，在選擇軟件的過程中，一定要根據(jù)自身發(fā)展需要，選擇合適的設(shè)計軟件，不要盲目選擇軟件。目前通用的動畫軟件主要有以下2種，分別是動畫LAX和CAD，這些軟件都是由美國Autodesk公司自主研發(fā)生產(chǎn)出來，在三維仿真動畫設(shè)計中有著廣泛的應用，無論是在對人像的處理、動畫的特效技術(shù)以及顏色渲染方面，其功能都非常突出。因此，建模的設(shè)計方式相對比較獨特，比較適合一些基礎(chǔ)軟件設(shè)計工作人員的實際操作，并且軟件中還包括很多軟件產(chǎn)品的實體模型，根據(jù)這些實體模型能夠非常方便地設(shè)計出具有不同形狀的實體模型，非常便捷有效。但同時在設(shè)計要求比較高的內(nèi)容時，還存在著精度的問題。CAD軟件是由公司Autodesk公司發(fā)展，主要針對的是產(chǎn)品物體軟件設(shè)計，其中利用MAX軟件可以實現(xiàn)三維軟件產(chǎn)品中的多維文件格式之間的數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換。CAD還具有高測量精度和數(shù)字化的輸入控制功能，能夠?qū)ψ鴺宋恢眠M行靈活的定位，因此，非常適合用來進行各種物理模型的綜合建模。在進行設(shè)計的時候，可以依據(jù)物體設(shè)計的相關(guān)特點，參照專業(yè)設(shè)計師的要求進行模型選擇，也可以選擇在CAD軟件上直接進行物體建模，然后通過轉(zhuǎn)換文件格式直接導入到軟件MAX，進行物體渲染并制成動畫。

4 機械設(shè)計中運用三維動畫的創(chuàng)作過程

三維仿真動畫技術(shù)在機械設(shè)計中的應用，能夠?qū)C械產(chǎn)品進行形象地地設(shè)計模擬，對整個設(shè)計的整體有著更加直觀的了解，并且還能夠?qū)υO(shè)計產(chǎn)品中的問題進行及時發(fā)現(xiàn)，可以及時進行修改。三維仿真動畫技術(shù)在機械設(shè)計中的應用主要包括動畫編導、收集資料和動畫建模3個創(chuàng)作過程，缺一不可。

動畫編導是三維仿真動畫設(shè)計的基本內(nèi)容，在進行機械設(shè)計前，必須要對設(shè)計的三維動畫形象進行大致地設(shè)計，設(shè)計師的腦海中要具有相應的輪廓，基于這個輪廓，才能夠進行進一步地動畫建模。動畫編導還必須要做到統(tǒng)籌兼顧，不僅要對整個設(shè)計形象進行一定的把握設(shè)計，還要注重細節(jié)上的設(shè)計，避免在后續(xù)的設(shè)計過程中進行反復修改。在編導的過程中進行仔細觀察，發(fā)現(xiàn)存在缺陷就進行及時改正，可以減少很多勞動力。在完成動畫編導方案以后還需要進行相關(guān)的資料收集，主要收集的內(nèi)容就是機電設(shè)備、裝置流程的尺寸和材質(zhì)，這些資料對后續(xù)的建造過程具有十分重要的作用，可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行收集，也可以詢問行業(yè)里的專業(yè)人員。最后一步就是進行動畫建模了，這是三維仿真動畫設(shè)計的核心內(nèi)容，首先就要創(chuàng)建相應的實體模型，對尺寸進行相關(guān)的修改，無論是尺寸的設(shè)計還是零件之間的關(guān)系都必須要嚴格進行把控。但是這種設(shè)計方法涉及到的零件有很多，對設(shè)計人員的要求也比較高，必須要對數(shù)據(jù)進行充分了解才能夠進行進一步設(shè)計，才能夠保證動畫建模的順利進行，呈現(xiàn)出更加形象的模型。

綜上所述，將三維仿真動畫技術(shù)運用到機械設(shè)計學習中，能夠極大地推動我國機械設(shè)計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進步，呈現(xiàn)出更加現(xiàn)象直觀的三維立體模型，三維仿真技術(shù)的應用能夠為機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展節(jié)省更多的財力和物力。此外，將三維仿真動畫設(shè)計與機械產(chǎn)品設(shè)計進行結(jié)合，能夠充分地調(diào)動設(shè)計人員的好奇心和求知欲，從而產(chǎn)生更多優(yōu)秀的設(shè)計作品，推動機械設(shè)計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。