前言

多媒体演示系统基于Windows平台开发，以大量的图像和动画形象地展现了悬臂式单级离心泵、水平中开卧式双吸泵、轴流泵、卧式混流泵、卧式多级离心泵和混流式水轮机等6种典型的流体机械的内部结构和工作原理。具有操作方便，界面友好，内容丰富的特点。

其主要制作过程我们可以将他们大致分为3步：第一步，利用3DSMAX建立流体机械各组成部件的三维模型；第二步，利用3DSMAX对三维模型部件进行装配、渲染和动画制作：第三步，基于Authorware平台，将制作出的图像、动画等素材编程集成制作出流体机械多媒体演示系统。

一、开发工具

3DSMAX它是Autodesk公司推出的面向PC机的中型三维动画制作软件。其三维设计和动画制作功能十分强大，并且其在建模技术、材质编辑、动画设计、渲染输出、后期制作等方面都在日趋完善。

它现在已经被越来越多地应用到很多场景比如影视制作、建筑与室内设计、工业设计、教育、医学等领域。其主要功能模块有三维造型、设计材质、环境布置、动画制作、着色场景等。

运用3DSMAX不仅可以可以制作出专业品质的造型、照片级静态图像，以及优秀的动画影片。并且3DSMAX的动画原理和电影制作的原理一样，动画是由一系列单个画面以足够快的速度显示而产生动感画面的。

3DSMAX将一些产生关键性影响的动画帧设置好就可以生成一段连续的动画。关键帧的设置可打开动画记录按钮拖动动画游标或利用动画跟踪图并移动、转动物体等生成。

设置好关键帧的动画可用动画控制器播放，并可渲染场景或影像后处理生成动画文件(如avi文件、nc文件等)。这些动画文件可在媒体播放器里播放，也可以用多媒体制作工具软件将其与声音、文字等集成形成多媒体文件。

Authorware它采用了面向对象的设计思想，它不仅提供了直观的图标流程控制界面，通过调用图标来实现整个应用系统的制作。而且程序流程简明，易学易用。使不具有高级编程能力的用户也可以很轻松的创作出许多高水平的多媒体作品。

Authorware自身只提供了5种较为简单的位移动画方式，但是它不仅提供了插入Flash、GIF和AVI格式动画的方法，还弥补了它在动画制作方面的不足。Authorware还提供了11种交互方式，不仅可以增强产品的交互性，也丰富了产品的内容形式。

Authorware本身的媒体素材制作功能并不是很强，但它能将其它软件制作的文字、图形、图像、声音和数字电影等多种媒体信息直接利用图标导入，或者作为“OLE对象”或“媒体”对象形式导入，甚至可以直接在Authorware中调用其它软件编辑媒体素材，这是Authorware功能强大的最有力体现。

另外，Authorware不仅提供了丰富的函数、变量和脚本语句，对于那些有经验的高级开发人员来说，可以说是通过简单的编程实现更为复杂的设计。

二、基于3DSMAX的流体机械三维建模和动画制作

三维建模过程以卧式多级离心泵为例简要阐述其三维建模过程。由分析可知，卧式多级离心泵主要由各级叶轮和导叶、吸入段、中段和压出段等部分组成。其中叶轮和导叶具有较复杂的结构，是模型制作的难点和重点。

叶轮和导叶的主要制作过程考虑到各级叶轮的前后盖板均是回转对称结构，故可以先在Autocad软件中绘出其截面图，导入3DSMAX后运用其Lathe(旋转)命令分别生成前后盖板的三维模型。

单个扭曲叶片的建模经多次尝试后采用在轴向和周向两个方向上，运用Bend(弯曲)、Loll(放样)等命令拟合而成。然后镜像生成单个叶轮里面的所有叶片，再按照它们之间的相对坐标关系进行布尔运算生成单个叶轮。

导叶中叶片的制作过程和叶轮中的叶片制作过程类似，制作出各个组成部分就可以类似地经布尔运算生成单个导叶的三维模型。单个叶轮的侧面图和拿掉前盖板后的叶轮斜视图。

其它各个组成部件的主要制作过程卧式多级离心泵的其它各个组成部件，如穿杠螺栓、吸入段和压出段的法兰、两端轴承箱体、滚动轴承、填料、密封环、圆螺母、平衡盘、平衡环、中段、主轴、填料压盖等的几何特征较为简单如下图所示。

装配过程由于卧式多级离心泵的零部件较多，故在装配时以主轴轴线为基准，首先装配各级叶轮和各级导叶，这是多级泵的主要部分，然后利用3DSMAX提供的丰富的对齐、移动、旋转等功能实现各级中段、平衡盘、平衡环、吸入段和压出段等零部件的装配如下图所示。

悬臂式单级离心泵主要由蜗壳、泵盖、叶轮和轴承箱体等零部件组成。其中蜗壳部件结构较为复杂，其出口法兰部分单独制作，蜗壳主体部分则采用以其截平面绕螺旋线放样的方法生成。最后将两个部分布尔运算生成整个蜗壳部件如下图所示。

水平中开卧式双吸泵主要由泵盖、泵体、叶轮和支撑轴承等部件组成。其中泵盖和泵体为模型制作的难点，在实际的制作过程中采用了利用其横截面绕螺旋线放样再对该生成模型进行布尔运算的方法得到泵盖和泵体的近似三维模型如下图所示。

混流泵主要由泵体、叶轮、导叶和吸入段等主要部件组成如下图所示。

也是采用了对于各个部件进行建模最后进行装配的方法。其中悬臂式单级离心泵的整体视图、水平中开卧式双吸泵的工作演示图和卧式混流泵的工作演示图。

动画制作过程动画制作是该演示系统的重要组成部分。在制作动画前，要先对各个零部件加上合适的材质，3DSMAX自身附带了一部分常用的材质，自己也可以制作所需要的材质。

我们要在选择材质的过程中要注意的一个问题是，为了更加美观清楚地表达各个零部件而选用或我们想制作出来一些对光很敏感占空间很大的材质，但这样的话往往就会造成渲染后生成的动画所占空间数倍增加，因此我们要综合考虑合理选择节省空间的材质。

主要制作出了模拟整台机械的装拆、对各个重要零部件的旋转移动展示、叶轮和导叶等部件的切开展示等共计99个动画片段，非常生动形象地展示了每台机器的各个零部件之间的相对位置关系及其主要工作过程。

每一个动画的制作都需要对时间帧进行反复调整，为达到动作的连贯性与协调性就必须加长时间帧，但是这样就会造成输出的avi动画文件所占空间很大，所以要在将零部件结构及工作原理表达清楚的前提下尽量减少时间帧。

三、基于Authorware的多媒体演示系统设计

Authorwarc的功能非常之强大的，当然了在使用起来也比较繁琐，所以在制作演示系统的时候一定要从宏观入手，首先将演示系统分成几个相对独立的部分，再逐步深入，设计出系统的流程图。本多媒体演示系统的制作主要包括以下几个步骤：

整理多媒体素材主要包括3DSMAX生成的动画和一些重要零部件的图片等。

制作片头和片尾在流程图上拖入一个显示图标，将预先准备好的图片导入到图标中作为演示系统的背景，然后在流程图上加入数字媒体图标，导入预先搜集到的作为背景的动画文件。再在流程图上拖入一个声音图标，导入运行演示系统时准备播放的背景音乐。

制作主要演示内容的流程图根据每台机器的表达要求制定出合理的动画演示顺序，主要利用显示图标、等待图标、按钮交互图标、擦除图标、选择交互图标、组图标和计算图标等完成流程图主体部分的设计，再将动画及图片等素材导入相应的图标就可以了。

运行调试和打包发行在实际的制作过程中，运行调试是贯穿整个多媒体演示系统的制作过程的，以确保演示系统按照预想的流程进行演示。调试成功后即可进行打包发行，这样多媒体演示系统就可以脱离Authorware环境独立正常运行。

本多媒体演示系统所占空间为256MB，要求PC机配置为屏幕分辨率至少800X600像素并且能够播放AVI格式的影音文件。

总结

由上述分析我们得可以就此得出以3DSMAX和Authorware为开发工具的多个种类的流体机械多媒体演示系统的开发思路，也适用于其它结构比较复杂的零部件或机械的建模与动画制作和多媒体演示系统的开发。该系统用大量的图像和动画为我们展示了6种比较典型的流体机械的内部结构和工作原理，并取得了很好的教学效果。