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浅谈机械设计中三维动画创作与应用

作者：熊垚森日期：2016-01-14 15:05 来源：未知

【文章摘要】
随着计算机的快速发展以及在全世界范围内的普及，如今计算机已经成为人类生活和工作中不可或缺的一部分，而它又涉及到各行各业，特别是在计算机辅助设计领域，其中三维设计软件的崛起打破了人们的传统的设计方式，大大地提高了设计和生产的效率，使设计过程变得更加智能、更加便捷、更加轻松，同样也使产品变得更加多样化。本文将对在机械设计中运用三维动画的优势、创作过程、软件选择等方面进行详细的描述。
【关键词】
机械设计；三维动画；创作；软件选择
所谓的三维动画是计算机技术快速发展的一种新时代产物，它是在计算机中建立一个虚拟的世界，设计师要在这个三
维世界中按照所要设计对象的形状和尺寸从而设计出一个模型，接着根据设计要求去模拟模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后为模型赋上其所要求的材质，并打上灯光。以上步骤完成后就可让计算机自动运算，生成最后我们所需要的画面。本文将对在机械设计中运用三维动画的优势、创作过程、软件环境等方面进行全方位的描述。
1 在机械设计中运用三维动画的优势
谈起机械设计，人们印象中最熟悉的应该就是手工机械绘图了。没错，在三维动画设计软件还未崛起的时候大部分都是使用这样的方法，然而随着三维设计软件的快速发展和普及，这种现象已经非常少见了。手工机械绘图具有很大的局限性，有时候会耗费大量的人力物力和财力，并且制作和修改都较为困难。然而，运用三维动画软件将会变得更高效，设计师将不会受外界条件干扰，只需要一台计算机和一个三维软件即可，而且使用三维动画比手工绘图更加直观，它可以将局部放大，从而观察细节，并且发现错误后可以及时在现有模拟的图纸上进行改正，同时也便于创新。这样不但节省了人力和物力，更重要的是还节省了资源。所有参与设计人员可以在网络上进行同步交流，而不用对着图纸面谈，这对于机械行业的发展是具有跨时代意义的。
2 在机械设计中运用三维动画的创作过程
使用三维动画软件对电脑的硬件要求并不高，目前普遍电脑都可支持，不过建议最好还是使用高配置的电脑，这样能有效地缩短电脑反应和模拟的时间，从而尽可能地提高工作效率。在硬件合格的情况下，还需要安装 CAD、3DMAX 等相关软件进行操作。三维动画的创作过程大致可以分为动画编辑、资料收集和建模。
动画编辑是进行三维动画设计的第一步，是机械设计过程的前期创意和规划阶段。当设计人员对所设计的产品的基本轮廓进行三维的模拟，并把回路中的各个线路都设计成一个特定的场景，然后再根据具体的流程从而展示其工作原理。而对于单个的装置，则需要按照先前设定好的路径进行绕行，这样就能在电脑上对其浏览并进行局部的放大，从而进行仔细的观察。只有完全掌握这些并且注重各个细节的把握，才能最有效、最快速地进行动画编辑。所以说，动画编辑是整个三维动画创作的开始，也是最为关键的一步。
当动画编辑确定以后，接下来就是资料的收集。资料的收集可以大致包括以下几个方面：收集路径、机电设备、跨越情况、装置流程、基础等设施的尺寸、材质、光泽等。而收集资料的方法有很多种，比如可以通过上网查阅资料、去读书馆查阅有关的书籍和文献、看看相关学术论坛等等，这都会受益匪浅。
在收集完资料以后，接下来就是三维动画的建模了。建模是将整个所有的准备工作付诸于实践的一个阶段，也是整个创作过程的灵魂所在。目前来说，建模的方法有很多种，在本文中只介绍两种。第一种是先创建好实体模型，然后通过不断地修改尺寸和比例来进行完善，以达到实际产品所需的要求。但是这种方案只能针对于一些形状较为简单的产品，而对于一些形状较复杂的产品来说，设计是非常困难的，并且非常耗时，其所需要的时间成本也很高，所以说是非常具有局限性的。第二种是通过调用函数至客户端，然后借助应用程序去创造对象，然后利用这些已经创造好的对象再去创造一些子程序，再将这些子对象组合起来，从而就可以完成实体的建模。这种方案相对来说过程较为复杂，但是可以设计一些形状比较复杂的组合体，但是此方案对设计师的要求较高，需要其能够熟练地掌握并运用软件进行建模操作。总的来说，每种方案都有各自的优势，而至于采取哪种方式进行建模则需要对产品进行深入分析再决定，绝不能贸然采取方方案，否则会导致事倍功半的效果。
3 三维动画设计的软件选择
目前市面上主要有两种计算机操作系统，一种是苹果公司的OS X操作系统，另外一种是微软公司的WINDOWS系列视窗化操作系统。当前较为主流的三维动画软件有 CAD、3DMAX、MAYA、LIGHTWAVE 等，在本文中主要介绍 CAD和 3DMAX。
CAD 是 Computer Aided Design 的缩写，全称为计算机辅助技术，它是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作的一种软件。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中，然而随着计算机变得更加便宜和普及，它的应用范围也逐渐变广。CAD目前主要运用在二维设计上，因为它的局限性，一般只能运用于部分三维设计，它是一个可视化的绘图软件，许多命令和操作都可以通过菜单选项和工具按钮等多种方式实现。
3DMAX 是 3D Studio Max 的缩写，它是基于PC系统的三维动画渲染和制作的软件。在应用范围方面，它广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。3DMAX具有性价比高、操作简单、使用者较多且便于交流等特点。CAD 和 3DMAX 是可以相互转换的，所以具体使用哪种软件则需要依据产品的特性和要求进行具体地分析。
4 结束语
将三维动画应用到机械设计中就是先对产品进行动画编辑，然后再进行材料收集，接着完成建模，完成以上过程后，最后对产品进行具体数据分析，这样就能够制造出合格的产品了。设计人员需要根据产品的具体要求去选择不同的三维设计软件，尽可能地提高工作效率。
【参考文献】
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[3]韩亚峰.机械设计中三维动画创作与应用分析.黑龙江科技信息 .2012(24).