Autodesk Inventor是美國autodesk公司于1999年底推出的中端參數化實體模擬軟件。與其他同類產品相比，Inventor在用戶界面簡單、三維運算速度和顯示著色功能方面有突破的進展。它的參數化造型及自頂向下的設計理念、強大的資源中心為機械、建筑等行業的設計技術人員提供了強有力的支持，它的簡單易用及仿真、動畫功能也可以在機械、建筑等相關專業的教學中發揮輔助教學作用，提高學生的學習興趣，降低教學成本。
本文以排風扇旋轉動畫為例，在Inventor2012軟件中建立模型，利用Inventor的參數動畫功能，對該軟件的參數動畫功能進行分析，其中涉及建模、裝配、渲染等一系列相關操作。
1 Inventor的動畫功能模塊
Autodesk Inventor中的動畫功能是Studio模塊的一個部分。動畫與渲染是相輔相成、相互配合的。動畫功能可分為幾種動畫的設置，分別是零部件動畫、淡顯動畫、約束動畫、參數動畫、制作位置表達動畫及照相機動畫。這里我們主要對參數動畫進行解析。
1.1 參數
參數是Inventor一個基本的概念，草圖、三維模型的建立都是由一個一個參數來描述。如草圖的尺寸、模型拉伸的長度、旋轉的角度等，都會記錄在參數表中。在Inventor中可以輕松的對參數進行管理，甚至可以將參數與外部的Excel表格相關聯。
1.2 裝配約束
在部件文件中裝入或創建零部件后，可以使用裝配約束建立部件中的零部件的方向并模擬零部件之間的機械關系。例如，可以使兩個平面配合，將兩個零件上的網柱特征指定為保持同心關系，或約束一個零部件上的球面，使其與另一個零部件上的平面保持相切關系。裝配約束決定了部件中的零部件如何配合在一起。當應用了約束，就刪除了自由度，限制了零部件移動的方式。
裝配約束不僅僅是將零部件組合在一起，正確應用裝配約束還可以為Inventor提供干涉檢查、沖突和接觸動態等應用。
1.3 基于裝配的關聯設計
Inventor最具特色的功能就是在利用其進行設計時，始終把握“基于裝配的關聯設計”這樣一種基礎的數據結構和流程。參數動畫的制作也是在裝配文件中完成的。
基于裝配關系的關聯設計方法主要有：基本fx參數表、自適應技術、衍生、跨零件投影、對象復制、三維投影。各方法各自應用方法不同，適應于不同的范圍。
1.4 Inventor Studio
Inventor studio是Inventor的一個附加模塊，具有獨特的環境。它能夠對Inventor創建的零件及裝配進行渲染和制作動畫，生成具有真實效果的渲染圖片及裝配動畫效果的多媒體文件。
Inventor Studio既可以正確表現透明材質的光學折射和反射效果，還可以模擬在結構可能條件下的復雜而連續的運動。
2 實例解析
2.1 建立零件模型
針對參數動畫的探討，我們建立三個零件，以作演示。分別是排風扇的外殼、后蓋和風扇。如圖1所示。
圖1 排風扇的外殼、后蓋和風扇
三個零件的建模步驟均比較簡單，只需要在草圖的基礎上進行拉伸、網角、打孔等操作即可完成，如裝配中需要用到螺釘等緊固件，可以從資源中心進行放置。為了裝配中便于約束，后蓋中心凹槽的尺寸應與風扇中軸的尺寸相同。
2.2 裝配成部件
裝配操作中，以風扇與后蓋的裝配為例。將后蓋和風扇放置到部件中，打開約束工具，如圖2所示。
圖2 “放置約束”工具
選擇“插入”類型約束，將風扇軸插入后蓋的凹槽中偏移量為0mm。這時風扇只有沿軸旋轉的自由度了。
再次打開“放置約束”工具，選擇“角度”類型約束，“方式”選擇“定向角度”，用選擇工具首先選擇“外殼”的上表面，再選擇“風扇”零件“原始坐標系”中的“XZ平面”，確定。如圖3所示。
圖3 “角度約束”操作
打開“參數”對話框，在其中找到“角度”約束的參數，它的單位是deg。為了便于識別，我們將參數名改為“fanRotate”，將“導出”的復選框勾選，將該參數導出，如圖4所示。
圖4 參數設置
2.3 動畫設置
進入Inventor Studio模塊。打開參數收藏夾，將“收藏夾”復選框勾選，將參數添加到“收藏夾”中，此時可以發現左側目錄樹中“動畫收藏夾”中有了一個參數fanRotate。如圖5所示。
圖5 參數收藏夾
打開“動畫制作”面板上的“參數動畫制作”，如圖6所示。
圖6 參數動畫制作
使用“選擇”工具選擇左側目錄樹中“動畫收藏夾”中的參數fanRotate。設置開始時的角度值為0，結束時的值為3600，表示旋轉10圈。在時間中設置開始時間為0，結束時間為10s，表示動畫時間為10秒。
設置完成后，在動畫時間軸上可以看到參數動畫已顯示出來，利用時間軸上的播放預覽按鈕，就可以預覽動畫效果了。因為有加速度的設置，可以看出風扇在旋轉開始和結束時有加速和減速的效果。如圖7所示。
圖7 動畫時間軸
2.4 渲染
動畫設置結束后，可以進行渲染的工作，打開渲染窗口，選擇渲染文件的分辨率和保存方式，就可以渲染出動畫的視頻。
3 結束語
從動畫的設置過程來看，Inventor為用戶提供了方便、快捷的動畫設置方法。在設計過程中，設計人員還可以通過對參數的設置，如將參數進行關聯、用表達式進行描述參數等，達到復雜運動動畫的效果。機械、動畫設計人員或教學人員，如果充分利用Inventor的相關功能，在實際工作中，勢必可以收到事半功倍的效果。
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本文標題：實例解析Inventor的參數動畫
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