实例解析Inventor 的参数动画

摘要：三维仿真软件在现代工业设计、教学中已得到了广泛的应用。Autodesk Inventor是美国autodesk公司推出的中端参数化实体模拟软件，具有强大的三维设计和仿真功能。该文以排风扇风叶旋转为例，对Inventor2012中的零件、装配、参数动画、渲染等进行了介绍和分析。重点将参数动画的设置流程进行了展示，利用软件强大的动画仿真功能将机械运动模拟出来，为产品设计、展示、教学等方面提供参考。

关键词： 三维动画；Inventor；计算机仿真

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）03-0600-03

Autodesk Inventor是美国autodesk公司于1999年底推出的中端参数化实体模拟软件。与其他同类产品相比，Inventor在用户界面简单、三维运算速度和显示着色功能方面有突破的进展。它的参数化造型及自顶向下的设计理念、强大的资源中心为机械、建筑等行业的设计技术人员提供了强有力的支持，它的简单易用及仿真、动画功能也可以在机械、建筑等相关专业的教学中发挥辅助教学作用，提高学生的学习兴趣，降低教学成本。

本文以排风扇旋转动画为例，在Inventor2012软件中建立模型，利用Inventor的参数动画功能，对该软件的参数动画功能进行分析，其中涉及建模、装配、渲染等一系列相关操作。

1 Inventor的动画功能模块

Autodesk Inventor中的动画功能是Studio模块的一个部分。动画与渲染是相辅相成、相互配合的。动画功能可分为几种动画的设置，分别是零部件动画、淡显动画、约束动画、参数动画、制作位置表达动画及照相机动画。这里我们主要对参数动画进行解析。

1.1参数

参数是Inventor一个基本的概念，草图、三维模型的建立都是由一个一个参数来描述。如草图的尺寸、模型拉伸的长度、旋转的角度等，都会记录在参数表中。在Inventor中可以轻松的对参数进行管理，甚至可以将参数与外部的Excel表格相关联。

1.2 装配约束

在部件文件中装入或创建零部件后，可以使用装配约束建立部件中的零部件的方向并模拟零部件之间的机械关系。例如，可以使两个平面配合，将两个零件上的圆柱特征指定为保持同心关系，或约束一个零部件上的球面，使其与另一个零部件上的平面保持相切关系。装配约束决定了部件中的零部件如何配合在一起。当应用了约束，就删除了自由度，限制了零部件移动的方式。

装配约束不仅仅是将零部件组合在一起，正确应用装配约束还可以为Inventor提供干涉检查、冲突和接触动态等应用。

1.3 基于装配的关联设计

Inventor最具特色的功能就是在利用其进行设计时，始终把握“基于装配的关联设计”这样一种基础的数据结构和流程。参数动画的制作也是在装配文件中完成的。

基于装配关系的关联设计方法主要有：基本fx参数表、自适应技术、衍生、跨零件投影、对象复制、三维投影。各方法各自应用方法不同，适应于不同的范围。

1.4 Inventor Studio

Inventor studio是Inventor的一个附加模块，具有独特的环境。它能够对Inventor创建的零件及装配进行渲染和制作动画，生成具有真实效果的渲染图片及装配动画效果的多媒体文件。

Inventor Studio既可以正确表现透明材质的光学折射和反射效果，还可以模拟在结构可能条件下的复杂而连续的运动。

2实例解析

2.1建立零件模型

针对参数动画的探讨，我们建立三个零件，以作演示。分别是排风扇的外壳、后盖和风扇。如图1所示。

三个零件的建模步骤均比较简单，只需要在草图的基础上进行拉伸、圆角、打孔等操作即可完成，如装配中需要用到螺钉等紧固件，可以从资源中心进行放置。为了装配中便于约束，后盖中心凹槽的尺寸应与风扇中轴的尺寸相同。

2.2装配成部件

装配操作中，以风扇与后盖的装配为例。将后盖和风扇放置到部件中，打开约束工具，如图2所示。

选择“插入”类型约束，将风扇轴插入后盖的凹槽中偏移量为0mm。这时风扇只有沿轴旋转的自由度了。

再次打开“放置约束”工具，选择“角度”类型约束，“方式”选择“定向角度”，用选择工具首先选择“外壳”的上表面，再选择“风扇”零件“原始坐标系”中的“XZ平面”，确定。如图3所示。

打开“参数”对话框，在其中找到“角度”约束的参数，它的单位是deg。为了便于识别，我们将参数名改为“fanRotate”，将“导出”的复选框勾选，将该参数导出，如图4所示。

2.3动画设置

进入Inventor Studio模块。打开参数收藏夹，将“收藏夹”复选框勾选，将参数添加到“收藏夹”中，此时可以发现左侧目录树中“动画收藏夹”中有了一个参数fanRotate。如图5所示。

打开“动画制作”面板上的“参数动画制作”，如图6所示。

使用“选择”工具选择左侧目录树中“动画收藏夹”中的参数fanRotate。设置开始时的角度值为0，结束时的值为3600，表示旋转10圈。在时间中设置开始时间为0，结束时间为10s，表示动画时间为10秒。

设置完成后，在动画时间轴上可以看到参数动画已显示出来，利用时间轴上的播放预览按钮，就可以预览动画效果了。因为有加速度的设置，可以看出风扇在旋转开始和结束时有加速和减速的效果。如图7所示。

2.4渲染

动画设置结束后，可以进行渲染的工作，打开渲染窗口，选择渲染文件的分辨率和保存方式，就可以渲染出动画的视频。

3 结束语

从动画的设置过程来看，Inventor为用户提供了方便、快捷的动画设置方法。在设计过程中，设计人员还可以通过对参数的设置，如将参数进行关联、用表达式进行描述参数等，达到复杂运动动画的效果。机械、动画设计人员或教学人员，如果充分利用Inventor的相关功能，在实际工作中，势必可以收到事半功倍的效果。

参考文献：

[1] 马茂林.Autodesk Inventor 2012高级培训教程[M].北京：电子工业出版社，2012.

[2] 赵鹏.基于Inventor 的平面机构运动分析与仿真[J].科技信息，2010（19）：77-78.