动画技术在液压传动课程教学中的应用

　　液压传动是机械类专业的技术基础课程,通过本课程学习,要求学生掌握基本液压元件结构、工作原理及特性,学会分析液压基本回路和简单的液压系统。该课程内容抽象难懂,其复杂性使得传统的教学方式在教学中遇到了极大的困难。克服这些困难的关键是将抽象的内容具体化,把静止的图片动态化,动画技术可以很好地解决这个问题。因此,在液压传动教学过程中大量应用动画技术,利用动画来演示液压元件的基本结构,模拟液压元件的工作原理和系统的工作过程,可以使学生在观看动画的过程中更加直观地理解和掌握专业知识。

　　1 液压传动教学动画制作方法

　　液压传动教学动画属于专业动画,是专业知识的另一种表达形式,虽然形式多样,但必须服务于课程教学目标,动画内容必须与专业知识一致。液压传动教学中的动画按照内容可分为液压流体力学动画,液压元件工作原理动画,液压元件拆装动画,液压基本回路动画和液压系统工作过程动画。不过无论什么内容的动画,都需要借助于动画制作软件或液压模拟软件来实现。以下简单介绍三种液压传动教学中的典型动画的制作方法。

　　1. 1 液压回路动画制作

　　液压回路动画通常采用国标规定的液压元件图形符号来绘制,通过元件动作形成进油路与回油路,来演示液压回路的工作过程。这种动画界面简洁,结构明晰,特别适于复杂液压系统的理解分析,而且制作过程简单,因此在液压传动教学动画中占很大的比重。此类动画的制作主要利用多媒体制作工具)Flash。Flash是目前应用最广泛的动画制作工具之一,它具有综合性强、交互性强、适用范围广等特点。

　　图1所示为采用Flash制作的注塑机液压系统工作过程动画截图。图中显示了注塑机的液压系统图,图上方有系统的工作过程,右下方设有两个控件。通过启动控件就可以演示该系统元件的顺序动作及注塑机的工作过程。

　　此类动画制作基本过程包括:先将标准的CAD液压元件图形符号导入到Flash中,建立相应的元件库。再根据动作要求设立不同图层,并将需要动作的元件或图形插入到指定图层中,构建出液压系统原理图。然后确定播放动画时间及帧数,在动作关键节点处添加关键帧,使液压元件动作与系统工作顺序保持一致,通过建立补时动画使不同图层上的元件完成顺序动作。在完成动画整体测试和修改完善后,最后导出. exe或. swf格式的动画文件供课程教学使用。

　　1. 2 液压元件拆装动画制作

　　液压元件拆装动画主要是通过模拟元件的拆卸和装配过程,说明元件主要结构特点,提高学生对液压元件的认知度。为达到这种效果,可以采取直接利用三维动画软件(如3DMAX、MAYA等)或CAD软件(如UG、Pro/E、CATIA等)+动画制作软件实现动画。这种动画制作一般过程包括:首先对液压元件所有零部件进行三维建模,并完成装配,然后设置灯光、实物材质、摄像机位置和环境来调整场景,并利用关键帧技术实现动态的拆卸与装配过程,再经过后期合成,最终渲染生成avi、flc等视频格式文件[1]。上述两种制作方式的主要不同在于建模方法不同。前者利用三维动画软件中的建模工具建模,建模过程较复杂,在对不规则结构或曲面建模时,需要利用很多插件,增加了建模的难度。相对而言, CAD软件建模功能强大,任何一款专业CAD软件都能满足一般液压元件三维建模需要,这样不仅能提高建模的速度和效率,而且能准确地显示元件的结构特征。通用CAD软件中也有一定动画功能,但由于不够专业,缺少视觉特殊效果,所以建模完成的模型需要导入到专业动画制作软件做进一步的编辑制作。即从CAD软件输出stl或igs格式等的文件到3DSMAX等中实现动画制作[2]。例如图2所示为采用UG与3DSMAX制作的齿轮泵拆装动画截图。