基于FLASH AS 3的曲柄搖桿機構(gòu)動畫制作與分析

邵永錄

摘要：本文從機械設(shè)計課程教學(xué)的實際出發(fā)，結(jié)合FLASH動畫技術(shù)的應(yīng)用，研究了機械設(shè)計課程當(dāng)中曲柄搖桿機構(gòu)中難以理解的結(jié)構(gòu)與運動關(guān)系，并分析了具體的動畫制作過程。

關(guān)鍵詞：腳本語言? 動畫制作? 曲柄搖桿機構(gòu)? 運動分析

1 基礎(chǔ)知識認(rèn)知

1.1 素材獲取

用于制作縮放的圖片文件應(yīng)該是矢量圖，文件可以使用矢量圖軟件制作而獲取，常用FALSH自身所具備的繪圖工具就可以完成相關(guān)的素材獲取，將獲取的圖形對象修改為影片剪輯。

1.2 腳本語言基礎(chǔ)

本次研究以Flash Action Script3.0為語言基礎(chǔ)。先介紹相關(guān)圖形對象的屬性。

.x——相對于父級影片剪輯的本地坐標(biāo)的x坐標(biāo)。如果影片剪輯在主時間軸中，則其坐標(biāo)系統(tǒng)將舞臺的左上角指定為（0，0）。

.y——相對于父級影片剪輯的本地坐標(biāo)的y坐標(biāo)。如果影片剪輯在主時間軸中，則其坐標(biāo)系統(tǒng)將舞臺的左上角指定為（0，0）。

.rotation——確定影片剪輯從注冊點開始的影片剪輯旋轉(zhuǎn)的角度。

Math.sin（）——正弦三角函數(shù)，單位為弧度。

Math.asin（）——反正弦三角函數(shù)，單位為角度。

Maht.pow（）——此函數(shù)為求一個數(shù)a的b次冪，如：Maht.pow（a，b）。

Graphics.moveTo（x，y）——繪制直線的起點。

Graphics.lineTo（x，y）——繪制直線的停止點。

Graphics.lineStyle （6，0x00ffff，1，true，""）——指定一種線條樣式以用于隨后對直線或圓等繪制時的線寬、顏色等。

Graphics.clear（）——清除直線、圓等圖形;本文中用于清除上一次創(chuàng)建的直線圖形對象。

SetTimeout（myclear，20）——用于延時功能的函數(shù)。

setInterval（）——setInterval函數(shù)的作用是在播放動畫的時候，每隔一定時間就調(diào)用一次參數(shù)。

ClearInterval（sh）——用于清除setInterval（）函數(shù)的調(diào)用循環(huán)。

1.3 四桿機構(gòu)中曲柄、連桿與搖桿間的角度關(guān)系

使用平面幾何三角圖形中的余弦定理與反余弦函數(shù)，則可建立機構(gòu)運動中的各個角度關(guān)系。

c2=a2+b2-2abcosC

C=arccos[（a2+b2-c2）/2ab]

2 動畫制作過程研究

2.1 初始化舞臺環(huán)境

首先，設(shè)置舞臺尺寸為550×400像素，然后聲明四個桿件的長度與四個桿件各自注冊點（坐標(biāo)參考點）的坐標(biāo);即分別為37.5，125，200，

235.75，且將四個桿的注冊點坐標(biāo)設(shè)置為“ax，ay”，“bx，by”，“cx，cy”，“dx，dy”，再設(shè)置b與c桿鉸接點坐標(biāo)為“cx2，cy2”。

參照原四桿機構(gòu)固定支點位置，設(shè)置初始兩點坐標(biāo)。如設(shè)計曲柄注冊點（回轉(zhuǎn)中心為“200，100”），則搖桿回轉(zhuǎn)支點坐標(biāo)為（325，300），在時間軸第一幀處寫入初始化腳本程序如下：

var a：Number = 37.5;//定義a桿及其長度;

var b ：Number = 125; //定義b桿及其長度;

var c：Number = 200; //定義c桿及其長度;

var d ：Number = 235.75; //定義d桿及其長度;

ax：Number = 150; //定義a桿注冊點x坐標(biāo);

ay：Number = 150; //定義a桿注冊點y坐標(biāo);

bx：Number; //定義b桿注冊點x坐標(biāo);

by：Number; //定義b桿注冊點y坐標(biāo);

cx：Number = 375; //定義c桿注冊點x坐標(biāo);

cy：Number = 350; //定義c桿注冊點y坐標(biāo);

cx2：Number ; //定義b與c桿鉸接點x坐標(biāo);

cy2：Number;? //定義b與c桿鉸接點y坐標(biāo);s

曲柄的定角轉(zhuǎn)動程序如下：

var jd：Number = 0

function aa（）

{

jd = jd +5;

jd %=? 360;

……

}

setInterval（aa，10）;

2.2 求取各注冊點坐標(biāo)公式

曲柄a的注冊點采取給定方式，根據(jù)舞臺大小，自行確定其坐標(biāo)。

ax=150

ay=150

連桿b的注冊點位置由曲柄的與連桿連接端決定，角度通過余弦定理與反余弦求解而出，程序如下：

bx= ax+a*Math.cos（jd*Math.PI/180）;

by =ay-a*Math.sin（jd*Math.PI/180）;

搖桿c的注冊點位置由連架桿的固定端點決定，程序如下：

cx=ax+d;

cy=ay;

連架桿d的注冊點與曲柄a的注冊點重合，所以坐標(biāo)與a曲柄的注冊點坐標(biāo)相同。

ax=dx=150

ay=dy=150

要求取b與c兩桿的交點坐標(biāo)，就必須使用余弦定理與反三角函數(shù)，推動過程較復(fù)雜，此處僅列出相應(yīng)的代碼程序。

e=Math.sqrt（Math.pow（a，2）+Math.pow（d，2）-2*

a*d*Math.cos（jd*Math.PI/180））;

wj=Math.acos（（Math.pow（e，2）+Math.pow（d，2）-Math.pow（a，2））/（2*e*d））*180/Math.PI;

kj=Math.acos（（Math.pow（b，2）+Math.pow（e，2）-Math.pow（c， 2））/（2*b*e））*180/Math.PI;

如果就這樣直接獲取a桿與c桿的轉(zhuǎn)角還是會發(fā)生錯誤的。原因在于當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時，會造成與連架桿的夾角時而為正，時而為負(fù)。

腳本制作中，采用IF（）語句來分別判斷曲柄旋轉(zhuǎn)過程中對連桿b與水平正向的夾角受到連桿與BD連線夾角KJ，以及AD與BD夾角WJ的不同影響關(guān)系。

if （jd<=180）{

w =? kj- wj;

}else{

w =? wj+ kj;

}

cx2 = bx+b * Math.cos（w*Math.PI/180）;

cy2 = by-b * Math.sin（w*Math.PI/180）;

2.3 繪制曲柄搖桿機構(gòu)圖形

此曲柄搖桿機構(gòu)采用Action Script 3的Graphics繪制圖形命令來進行，具體繪制四桿程序如下：

var lina：Shape=new Shape（）;

lina.graphics.moveTo（ax，ay）;

lina.graphics.lineStyle（6，0x00ffff，1，true，""）;

lina.graphics.lineTo（bx，by）;

addChild（lina）;//曲柄a

var linb：Shape=new Shape（）;

linb.graphics.moveTo（bx，by）;

linb.graphics.lineStyle（6，0xffff00，1，true，""）;

linb.graphics.lineTo（cx2，cy2）;

addChild（linb）;//連桿b

var linc：Shape=new Shape（）;

linc.graphics.moveTo（cx，cy）;

linc.graphics.lineStyle（6，0x00ff00，1，true，""）;

linc.graphics.lineTo（cx2，cy2）;

addChild（linc）;//搖桿c

var lind：Shape=new Shape（）;

lind.graphics.moveTo（ax，ay）;

lind.graphics.lineStyle（6，0xff0000，1，true，""）;

lind.graphics.lineTo（dx，dy）;

addChild（lind）;//連架桿d

接下來繪制4個注冊點（也稱鉸接點）。

var cir1：Shape=new Shape（）;

cir1.graphics.beginFill（0xff0ff0）;

cir1.graphics.drawCircle（ax，ay，6）;

cir1.graphics.endFill（）;

addChild（cir1）;//圓a

var cir2：Shape=new Shape（）;

cir2.graphics.beginFill（0xff0ff0）;

cir2.graphics.drawCircle（bx，by，6）;

cir2.graphics.endFill（）;

addChild（cir2）;//圓b

var cir3：Shape=new Shape（）;

cir3.graphics.beginFill（0xff0ff0）;

cir3.graphics.drawCircle（cx2，cy2，6）;

cir3.graphics.endFill（）;

addChild（cir3）;//圓c

var cir4：Shape=new Shape（）;

cir4.graphics.beginFill（0xff0ff0）;

cir4.graphics.drawCircle（cx，cy，6）;

cir4.graphics.endFill（）;

addChild（cir4）;//圓d

2.4 動態(tài)曲柄搖桿機構(gòu)的獲取

延時清除與使用setInterval（）每隔一定時間調(diào)用一次自定義函數(shù)aa（），注意將setTimeout（）的時間與setInterval（）的時間設(shè)置成相同值，從而保證桿件轉(zhuǎn)動效果的連貫性。

setTimeout（myclear，20）;//延時函數(shù)

function myclear（）

{//延時清除畫線！

lina.graphics.clear（）;

linb.graphics.clear（）;

linc.graphics.clear（）;

lind.graphics.clear（）;

cir2.graphics.clear（）;

cir3.graphics.clear（）;

cir1.graphics.clear（）;

cir4.graphics.clear（）;

}

}//以上程序內(nèi)容全部在自定義函數(shù)aa（）當(dāng)中。

接下來便是使用setInterval（）函數(shù)來按時調(diào)用aa（）自定義函數(shù)，程序設(shè)置如下。

sh = setInterval（aa，20）;

2.5 影片輸出與應(yīng)用

將Flash文件導(dǎo)出生成.swf格式動畫文件，然后就可以在PowerPoint軟件下的控制工具箱中的Shockware Flash Object將此動畫文件導(dǎo)入到PPT中。播放PPT，就可以更好地為課堂教學(xué)服務(wù)了。

3 總結(jié)

利用Flash Action Script3.0強大的腳本語言工具，結(jié)合相關(guān)的機械設(shè)計原理知識，全部使用腳本代碼程序，可以制作出清晰、精彩的機械機構(gòu)動畫文件。

參考文獻：

[1]陳志民.Adobe創(chuàng)意大學(xué)Flash CS6標(biāo)準(zhǔn)教材[M].北京希望電子出版社，2013.4.

[2]張佳麗.Flash CS6中文版動畫制作標(biāo)準(zhǔn)教程[M].中國青年出版社，2013.7.

[3]嚴(yán)嚴(yán).Flash CS6中文版完全學(xué)習(xí)手冊[M].人民郵電出版社，2013.3.