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标题: 制作SolidWorks柔性动画——卷布 [打印本页]

作者: Qallen 时间: 2016-9-11 17:06
标题: 制作SolidWorks柔性动画——卷布
看到论坛里有人问如何制作“用卷筒将窗帘布与重力块卷起https://www.swbbsc.com/forum.php? ... 2617&fromuid=195465”，这里我分享一下制作过程。
有两种方法，第一种与实际情况有差别，但是相对容易，而且效果好；第二种接近实际情况，但是制作过程复杂，效果不太好，且需要电脑有很高的配置。先介绍第一种方法。
首先，我们要知道SolidWorks里面的柔性动画都是用草图来实现运动效果的，经典的例子是“绳子穿过滑轮吊起重物”，这个动画网上有人讲解过，绳子仅仅只是穿过滑轮，而不需要在滑轮上缠绕很多层，比较简单。
本例子中，卷筒上面缠绕了很多层所谓的布，当重物下落的过程中，卷筒半径会逐渐变小，如图1所示。于是我们就要计算出“卷筒实际半径R”与“放出去的布的长度L”之间的关系式。
如图2所示，设卷轴半径为J,卷筒上的布有n层，单层布的厚度为δ，于是初始半径为 R0=J+n*δ；设最初就已经有长度为L0的布在卷筒外。记住J、n、δ和L0都为常数，一定记住啊，不然后面都搞不清哪些是常量，哪些是变量了。
滚筒在转动的过程中，圈数k、半径的减小量r、以及落下的布的长度 l 之间有如下对应关系(为了便于看清，乘号都没写)：
圈数k                         半径减小量r                         下落的布的长度l
k=1                            δ                                           2π(nδ)
k=2                            2δ                                        2π(nδ)+2π[(n-1)δ]
k=3                            3δ                                        2π(nδ)+2π[(n-1)δ]+2π[(n-2)δ]
k=4                            4δ                                        2π(nδ)+2π[(n-1)δ]+2π[(n-2)δ]+2π[(n-3)δ]
...                ...                      ...
归纳                            kδ                                        2πδ[kn-k(k-1)/2]
于是
卷筒的实际半径    R=R0-r  =J+nδ-kδ                            （式子1）
放出去的布的长度 L=L0+l  =L0+2πδ[kn-k(k-1)/2]          （式子2）
式子1和式子2中，常量为J、n、δ和 L0 ，π不用说当然也是常量；R、L和k是变量。我们想求的是L随R的变化关系，因此消掉中间变量k。
为了方便计算和开始我们的实例，现在起给常量赋值，令
      卷轴半径J=50
      层数n=10
      厚度δ=5
      初始长度L0=100
厚度设为5是为了让动画过程中半径变化明显。代入式子1和式子2，消掉k得到
                                                         R=47.5+((11025*pi^2+2000*pi-20*pi*L)^0.5)/(2*pi)             （式子3）
上式已经将乘号添加进去了，并且符号π也换成了SolidWorks能识别的pi。到这里我们的工作完成一半，下面就是如何建模了。

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（1）在SolidWorks中绘制草图，如图3所示，注意矩形的顶边与坐标原点是水平的，先不要理会方程式，按图把尺寸都标注好（图中的尺寸名称是我为了跟推导的式子对应，自己更改的，下面提到的尺寸名称按照自己的情况进行选择，知道意思就行）。

（2）然后打开方程式管理器，在全局变量里添加一个“L”，光标放到数值那一格，选择名为L的草图尺寸（即垂直的尺寸100），即被添加进来。

（3）将名称为R的尺寸与名称为L的尺寸之间用方程式关联起来，表达式复制粘贴（式子3）等号右边的，方程式设好之后，双击尺寸L更改，尺寸R也会随之变化。
（4）在同一基准面新建草图，绘制一个圆，圆心在原点，边线与矩形的左上角重合，如图5所示。尺寸L变长，则圆的半径减小，这就是卷筒放下卷布的草图效果。如何让尺寸R动态随尺寸L变化呢，这就需要在装配体中进行，不过先别急，卷筒的模型还没建立完，接下来还有重要的一步。
（5）若草图尺寸和约束完全被定死，里面的线条是拖不动的，即使打开Instant3D也拖不动。但是我们又必须让尺寸L可以随着拖动更改，那怎么办？无解吗？当然不是。我们将尺寸L设为从动就可以了，这很关键。设为从动后，就可以看到矩形的下边自由了，可以被拖动了。由于尺寸还在，所以拖动的时候，方程式仍然有效。（如果你拖动草图更改了尺寸L，建议还是先取消从动，且将尺寸恢复为原来的100，然后再设为从动。）
（6）将两个草图拉伸为实体，长度为200。建议使用两侧拉伸。将零件命名为“卷筒”并保存。为了让卷筒看起来有一个轴，且是一层一层的，可以在端面画一个半径为50的草图圆，充当卷轴，然后不断向外等距5mm,直到等距到卷筒最外层，用分割线将两个端面分割成很多圈。看到这里，你就明白为什么开头说与实际情况有差别了，因为这并不是实际一层一层连续缠绕的，而是不连续的。
（7）新建一个零件，画一个200×20×8的长方体，命名为“重块”并保存。
（8）新建装配体，先将卷筒放进来，然后将重块放进来，在垂布的末端配合好。此时应该让重块在各个方向都不能移动。
（9）解除限制重块在垂布的方向不能移动的那个配合，使得重块在竖直方向是自由的。建议此时不要拖动重块。
（10）在装配体中编辑卷筒的矩形草图，用草图约束使矩形的下边与重块的上边线共线。然后退出草图，退出零件编辑。
（11）此时向下拖动重块，然后点击界面上的红绿灯重建模型，就可以看到卷布拉长了。
（12）用距离配合控制重块的位置，重块顶面到上视基准面的初始距离为100，制作动画的时候，在动画末尾将距离配合设为1500，播放就可以达到想要的效果了。
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P.S.
前面提到有两种方法，另一个方法是用涡状线做，也许网友还有其他更好的方法，希望也分享下。用涡状线做下次再介绍。
写长帖真的好累，制作这个动画虽然模型只有两个零件，但是要推导公式，使半径R随长度L的变化符合现实规律。
其实偷懒的做法是，当不要求看到卷筒的直径减小的效果时，就不用管尺寸L和半径R之间的关系，本来卷布的厚度就很小，从筒上放出去10卷，半径的变化也不会很大的。本文设厚度为5mm，半径的变化也不是很明显。当然，你可以随便添加一个方程式，比如长度每增加10mm，半径就减小2mm，这样既不用推导公式，也可以让半径减小的效果更明显，只是不符合现实规律，看起来可能不协调。
昨天晚上写了两个多小时，到十一点半准备发表，结果弹出页面说是系统维护时间，我编辑的东西都不见了，当时心里面真是一万头草泥马奔腾，搞得我觉也没睡好。后来在网上搜，说下次编辑的时候会有提示恢复的，还好今天打开的时候果然恢复了。
我还有个问题要请教网友，怎样将图片添加到所叙述的文字附近啊？我发帖后，上传的图片总是排在整个文章末尾了，这样让网友在看帖的时候不方便，需要来回上下翻。如果没有这个功能，而只能排在末尾的话，那我要吐槽一下这真的很不人性化。

图1.效果图

图2.卷筒尺寸

图3.垂布草图

图4.方程式

图5.卷筒草图

作者: Qallen 时间: 2016-9-11 17:27
想要亲自看到效果，爱钻研的网友可以自己做一下，偷懒的网友就花点金币下载吧。

卷筒动画1.rar (779.85 KB, 下载次数: 156, 售价: 15 金币)

作者: ERS520 时间: 2016-9-14 10:15
感谢楼主分享，很不错！

作者: 水货啊水货啊 时间: 2016-9-14 11:37
楼主厉害，膜拜之中

作者: 3longwind 时间: 2016-9-20 12:30
这个厉害，谢谢楼主！

作者: niba 时间: 2016-9-24 11:23
楼主辛苦了！

作者: jianhui273 时间: 2016-9-29 13:00

这个厉害，谢谢楼主！学习了

作者: Kaguya 时间: 2016-11-8 22:42
好东西，努力学习学习！

作者: 静静090222 时间: 2016-11-23 10:26
感谢楼主分享，很不错！

作者: 土豆思Y 时间: 2016-12-12 13:52
太棒了

作者: 天空之城sz 时间: 2016-12-12 19:51

谢谢分享，收下学习！

作者: tonghuli 时间: 2016-12-27 09:03
感谢楼主分享，很不错！

作者: tonghuli 时间: 2016-12-27 09:05
非常不错的柔性动画，值得学习！！

作者: 13926571873 时间: 2016-12-29 11:51
不错了,。。。。。。。。。。。。。

作者: my1859 时间: 2016-12-30 14:36
很不错，顶一下！

作者: SW小透明 时间: 2017-1-17 15:46
楼主辛苦了

作者: wws761130 时间: 2017-2-10 09:08

这个厉害，谢谢楼主！

作者: banma21 时间: 2017-3-21 09:40
楼主厉害，膜拜之中

作者: binyun119 时间: 2017-3-28 16:58
学习中，练习中。按照步骤做了，可是动不了，鼓捣半天找不到原因。

作者: Qallen 时间: 2017-3-29 09:43

binyun119 发表于 2017-3-28 16:58
学习中，练习中。按照步骤做了，可是动不了，鼓捣半天找不到原因。

我没有介绍细节，做这个的前提是你懂草图动画的原理，并且你会做“绳子-滑轮-重块”的动画

作者: 1303890452@qq.c 时间: 2017-5-24 11:12
好东西，努力学习学习！

作者: caijingdi 时间: 2017-6-13 16:44
谢谢楼主分享

作者: ly89703 时间: 2017-7-4 15:59
楼主用心了，大赞一个

作者: ly89703 时间: 2017-7-6 19:48
楼主很专业，写得很好！

作者: xiaoxinhuo 时间: 2017-8-11 17:09
感谢楼主分享，很不错！

作者: kuangseven 时间: 2017-8-13 22:21
厉害了
我的哥

作者: 2112 时间: 2017-8-18 15:01

最经典SW图书：
楼主厉害，膜拜之中

作者: tathui 时间: 2017-8-26 11:19
感谢分享....

作者: tathui 时间: 2017-8-26 11:20
感谢分享....

作者: 人参很苦 时间: 2017-8-28 17:27
感谢楼主分享，很不错！

作者: lhz7857104 时间: 2017-10-20 15:25
楼主所说的前提我不会，只能学习了

作者: 空间snowing 时间: 2017-10-25 14:11
看着一堆密密麻麻就蒙圈了...
赶脚很流比的样子，学习学习

作者: yananc 时间: 2017-10-29 08:41
感谢楼主分享，很不错

作者: doodigen 时间: 2017-10-29 14:10
堪称大神之作啊

作者: 打卤面吉吉 时间: 2017-10-31 10:09
膜拜啊，厉害了

作者: ScottQDSD 时间: 2017-11-1 11:33
这个效果介于牛A和牛C之间。

作者: zsb_d3896 时间: 2017-11-1 16:53
楼主辛苦了！

作者: qq1374766958 时间: 2017-11-14 13:55
我滴个天，原来我就是个渣渣

作者: 世界那么大 时间: 2017-11-17 11:27
楼主辛苦了！

作者: 世界那么大 时间: 2017-11-17 11:30
楼主最好发张图片！

作者: 世界那么大 时间: 2017-11-17 11:40
SW机械工程师论坛，找到组织了！

作者: 世界那么大 时间: 2017-11-17 13:07
非常不错，求楼主分享！

作者: 世界那么大 时间: 2017-11-17 13:18
很不错，找到组织了！

作者: 世界那么大 时间: 2017-11-17 13:26
SW机械工程师论坛，找到组织了！

作者: 世界那么大 时间: 2017-11-17 13:38
上传模型，帮你看看！

作者: 世界那么大 时间: 2017-11-17 13:57
活到老学到老！

作者: NoBody. 时间: 2017-11-17 22:50
感谢楼主分享，很不错！

作者: yanguangli 时间: 2017-11-22 10:38
好好学习，天天向上！

作者: 384432485 时间: 2017-11-22 19:27
写的很详细感谢楼主

作者: xiabaoyuyang 时间: 2017-11-23 11:20
谢谢楼主分享，好资料

作者: jiehong334 时间: 2017-11-23 11:49
学习下，谢谢分享

作者: wancly 时间: 2017-11-27 08:53
楼主牛叉~~

作者: solidworks999 时间: 2018-1-6 11:27
楼主辛苦了！

作者: solidworks999 时间: 2018-1-6 11:35
活到老学到老！

作者: yanhun419 时间: 2018-1-9 08:53

感谢楼主分享，很不错！

作者: chenyf1982 时间: 2018-1-23 12:49
谢谢分享，收下学习！

作者: 拉尔啦 时间: 2018-1-24 16:49
高手中的高手啊看到数学函数公式就头疼

作者: dongnanbao 时间: 2018-1-26 13:46
确实厉害！佩服！佩服！

作者: jion0123 时间: 2018-5-5 09:25
66666666666666666666

作者: LYCZJS 时间: 2018-5-5 17:09
楼主辛苦了

作者: 石头学习 时间: 2018-6-10 12:00
厉害，感觉学不会，有点笨

作者: uubrowneyes 时间: 2018-6-10 22:23
感谢楼主分享，很不错！

作者: zyqwxd 时间: 2018-6-11 08:24

SW机械工程师论坛，找到组织了！

作者: zyqwxd 时间: 2018-6-11 08:26

SW机械工程师论坛，找到组织了！

作者: uubrowneyes 时间: 2018-6-30 21:40
感谢楼主分享，很不错！

作者: fdrslmm 时间: 2018-8-17 13:42
这个必须顶，爱钻研的同学都是好同学

作者: 807282505 时间: 2018-8-29 16:40
好东西，努力学习学习！

作者: 2922096952 时间: 2018-8-31 09:52
楼主太有才了，膜拜中……

作者: allen883211 时间: 2018-9-3 06:47
很不錯唷！謝謝樓主的分享！努力學習中！！

作者: dingdaqiao 时间: 2018-9-9 09:29
感谢楼主分享，很不错！

作者: medwei 时间: 2018-10-10 17:55
楼主辛苦了！

作者: 807282505 时间: 2018-10-16 10:17
好东西，努力学习学习！

作者: 燃烧火舞 时间: 2018-10-17 23:26
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: 天使不掉毛 时间: 2018-10-30 10:44
遇到高手了

作者: zjx_812 时间: 2018-10-30 20:04
谢谢分享

作者: liyuyin007 时间: 2018-11-5 22:41
楼主太有才了，膜拜中……

作者: WWD731114 时间: 2019-1-21 19:11
感谢楼主分享，很不错！

作者: xuexid 时间: 2019-2-16 16:19
楼主辛苦了！

作者: l5194428 时间: 2019-3-4 23:32
楼主太有才了，膜拜中……

作者: 夏报渔阳 时间: 2019-3-7 13:53
好东西，感谢分享，

作者: 婷婷宝贝 时间: 2019-4-3 20:36
这个确实厉害啊

作者: kdl6188 时间: 2019-4-4 23:21
感谢楼主分享，很不错！

作者: bb2018620 时间: 2019-4-5 09:38
这个好啊，谢谢分享，有点挑战性

作者: bb2018620 时间: 2019-4-8 22:41
学习了，现在搞懂了，谢了楼主

作者: 冰河洗剑 时间: 2019-4-9 17:58
楼主太有才了，膜拜中……

作者: nextfly 时间: 2019-4-15 19:15
感谢楼主分享，很不错！

作者: nextfly 时间: 2019-4-15 19:21
活到老学到老！

作者: wwwerzhou 时间: 2019-4-17 07:51
楼主辛苦了！

作者: nextfly 时间: 2019-4-17 09:11
很不错，顶一下！

作者: nextfly 时间: 2019-4-20 12:03
感谢楼主分享，很不错！

作者: AK88TT 时间: 2019-6-3 10:37
楼主太有才了，膜拜中……

作者: anze555 时间: 2019-6-3 14:26
SolidWorks机械工程师网，顶一下。

作者: xiamen_guo 时间: 2019-6-24 09:24
膜拜楼主呀！神奇的呀

作者: 22669988 时间: 2019-6-26 16:03
我是来求学的

作者: aguolaode 时间: 2019-6-26 16:42
互相交流促进发展

作者: 吕丶小布 时间: 2019-7-16 10:59
有没有人讲解一下楼主发出来的公式

作者: 吕丶小布 时间: 2019-7-16 11:00
有没有人能讲解一下楼主发出来的式子

作者: Qallen 时间: 2019-7-29 21:49
视频教程在这里
https://v.youku.com/v_show/id_XN ... .html?firsttime=143

作者: SW_2016 时间: 2019-8-1 18:30

高手，感谢分享

作者: SW_2016 时间: 2019-8-1 18:59
感谢楼主分享，不错

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