SolidWorks动画制作技术

基于SolidWorks的动画制作技术

本文为便于SolidWorks软件的设计产品交流，从SolidWorks软件动画制作原理入手，对其动画制作方法进行了探讨，在此基础上，论述了SolidWorks中动画制作的基本方法，并以机械式剪板机的实例论证了利用MotionMaaager运动算例制作动画的效果，得出动画制作有利于产品的协同设计、缩短产品的开发周期，促进产品的宣传和销售。

SolidWorks软件是基于Windows操作系统的三维CAD软件，在航空航天、电子通讯、汽车、模具等行业得到了广泛应用。在SolidWorks 2008以前的各个版本中，Animator是一个与SolidWorks完全集成的动画制作插件，目前，Animator已成为SolidWorks软件的核心模块，并更名为MotionManager运动算例。MotionManager将动态装配体运动、物理模拟、动画和COSMOSMotion整合到了单个易于使用的界面中，能够更方便地制作产品的演示性动画。笔者以SolidWorks为平台，对SolidWorks软件动画制作技术进行了深入研究。

1 SolidWorks软件动画制作原理

SolidWorks软件动画制作就是先建立三维模型，然后通过零部件的外观渐隐与色彩改变、零部件位置变化或相机位置改变等方法得到丰富多彩的视觉变化效果。

2 SolidWorks软件动画制作的方法

2.1 简单运动动画

对实际产品来说，其运动可分解为平动和转动等基本运动的组合。因此在制作动画之前，需要对零部件的运动进行分解，确定运动零部件的先后次序和零部件运动改变前的先后位置，然后在SolidWorks软件中切换至动画制作状态，根据机构运动的时间长度，沿时间线拖动时间栏到某一位置，最后移动装配体零部件到该时刻应到达的新位置。

2.2 路径动画

对于有复杂轨迹的运动来说，利用前述方法就比较困难，必须用路径配合来制作动画，首先确定零部件运动所经过的系列位置点，然后根据这些位置点绘制样条曲线或3D曲线，最后添加路径配合，通过更改路径数值使零部件沿着指定的路径进行运动。这种方法灵活性较大，可用于生成飞机翱翔等比较复杂的运动仿真动画。

2.3 视像属性动画

SolidWorks软件提供的视像属性非常丰富，包括零部件的视向角度、隐藏和显示、透明度、外观变化，这些视像属性既可以单独动画，也可随零部件的运动而同时发生变化，其操作方法是沿时间线拖动时间栏到某一位置，然后改变零部件的视像属性。

2.4 基于相机的动画

通过移动相机来更改相机位置、视野、目标点位置等相机属性，或使用相机视图方向来实现模型运动，其实质是通过相机的运动生成模型视像变化的动画。基本制作方法包括：①使用键码点设置位置、景深及光源等动画相机属性；②通过添加一辅助零件作为相机橇，将相机附加到相机橇的草图实体上，利用相机橇移动相机实现在动画过程中观看相机视图。

2.5 使用模拟单元的动画

SolidWorks软件提供了马达、弹簧、引力等简单物理模拟工具，它们不考虑零部件大小、质量、摩擦力等方面因素，但能够对零部件的碰撞进行实时监测，依据动力学关系和装配体的约束条件来决定零部件的运动状态，生成视觉动画。

2.6 装配体动态剖切动画

利用更改透明度或者隐藏零部件能粗略观测装配体的内部结构，利用MotionManager能够记录模型即时更新的状态，配合装配体“切除”特征，能够动画显示装配体动态剖切效果，更清晰地显示产品的具体结构。要建立动态剖切的效果，首先需要一个辅助零件来控制切除的深度，随着该零件的位置移动，拉伸切除逐渐作用于整个装配体，达到动态切除的视觉效果。

2.7 VBA编程动画

SolidWorks软件为用户提供了开放的、功能完整的二次开放接口，用户可以利用

Microsoft Visual Basic for Applications(VBA)来改变模型参数值，使模型发生实时更新，将模型进行更新的整个过程动态录制下来就形成了动画，该方法非常灵活，可以实现非常复杂的动画制作。

3 实例制作

现以圆柱齿轮上传动式机械传动式剪板机为例，其组成结构如图1所示。该机床主要由机架、传动系统、刀架、压料器、挡料架、刀片间隙调整装置等部件组成。其工作过程为：电动机驱动飞轮轴，再通过离合器和齿轮减速系统驱动偏心轴，然后通过连杆带动上刀架，使其做上下往复运动，进行剪切工作。

1-电动机；2-飞轮；3-齿轮；4-压料器；5-下刀架；6-机架；

7-导槽；8-上刀架；9-主轴：10-减速器；11-连杆；12-横梁

图1 机械式剪板机组成结构图

本例采用模拟单元中的“马达”制作动画，在MotionManager运动算例界面的“运动算例”中，“算例类型”选择“基本运动”，对电动机输出轴添加“马达”模拟单元，“马达类型”选择“旋转马达”，确定“旋转方向”和“速度”后，单击“计算”生成剪板机的基本运动动画。预览无误后，即可将动画保存成Avi格式的影片文件，以便更好地分析改进和指导装配。