摘 要

随着海洋运输业的发展和对海上安全的重视，对于船员的教学培训越来越受到重视。鉴于空气压缩机在船舶上的重要作用和结构的复杂性，本文利用虚拟现实技术的优势，用三维建模软件3ds Max创建空气压缩机的三维模型，有助于加强对轮机员的训练，帮助其更好地了解空压机的工作原理和结构，从而更快地发现和解决故障。

本文以船舶CZ-60/30型空气压缩机为研究对象，在了解空气压缩机的结构特点和工作原理的基础上，对空气压缩机进行零部件拆解与测量；运用3ds Max建模软件，对空气压缩机零部件进行三维建模；通过材质和贴图处理，使空气压缩机模型更加逼真，使用VRay渲染器对模型进行渲染。本文创建的三维模型可应用船舶CZ-60/30型空气压缩机虚拟装配的研究。

关键词：三维建模；空气压缩机；3ds Max

Abstract

With the development of marine transportation and the importance of maritime safety, the training of the crew becomes more and more important. Because of the important role of the air compressor on board the ship and the complex structures, in this paper, I take advantage of Virtual Reality Technology to use 3ds Max 3D modeling software to create three-dimensional models of air compressors. It will help the engineer to understand the working principle and structure of the air compressor well. It also will help them to discover and solve the problem faster.

In this paper, I take the ship CZ-60/30 air compressor as the research object. On the basis of mastering the structural characteristics and working principle of the air compressor, to create three-dimensional model of the ship air compressor. By processing about materials and maps, I make the air compressor model more realistic and use VRay renderer to render the model. Three-dimensional model created for this article can be applied to the Virtual Assembly of the CZ-60/30 air compressor.

Key Words：Three-dimensional modeling；air compressor；3ds Max

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究目标与内容 2

第2章 空气压缩机工作原理及结构 3

2.1 空气压缩机的工作原理 3

2.2 空气压缩机的结构 4

2.3 空气压缩机的拆装和测量 6

第3章 空气压缩机三维模型的建立 8

3.1 3ds Max建模软件概述 8

3.2 三维模型的创建方法 8

3.3 三维模型的创建 10

3.3.1 螺栓和螺母的三维建模 10

3.3.2 阀盖的三维建模 11

3.3.3 环状阀的三维建模 12

3.3.3 缸盖、缸体、曲轴箱的三维建模 13

3.3.4 飞轮的三维建模 16

3.3.5 活塞和曲轴连杆结构的三维建模 17

3.3.6 中间冷却器和气水分离器的三维建模 18

第4章 三维模型的完善和优化 20

4.1 三维模型的完善 20

4.1.1 三维模型的合并 20

4.1.2 连接附件模型的确定 21

4.1.3 管路模型的确定 22

4.2 三维模型的优化 23

4.3 材质与贴图 24

第5章 结论和展望 28

5.1 结论 28

5.2 展望 28

参考文献 29

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

虚拟现实（Virtual Reality，VR），又被称之为“虚拟环境”、“灵境技术”等，它是多种科学技术领域的结晶，综合了计算机技术、传感技术、人体工程学、人机交互理论等许多学科的最新的成果，并且通过迅速的发展而成为极大的影响人们生活的一种计算机领域的新技术 ^[1]。虚拟现实技术是指以计算机为载体，使用三维图形处理技术和设备，如数据手套、数据头盔、立体眼镜等，使用户在虚拟世界中产生一种浸没感^[2]。

海洋能源的需求和国际贸易的极大地促进了海洋运输业的发展，同时船舶也向着智能化、大型化、自动化的方向发展；随着各国对海洋运输业以及航行安全的重视程度的不断提高，对船员的自身素质和技能水平的要求也越来越严格。国际海事组织（IMO）在STCW(International Convention on Standards of Training Certification and Watchkeeping for Seafarers)公约中明确强调船舶管理人员实际工作能力的教学和培训。我国航海类院校和培训机构众多，每年毕业和培养出的船员不计其数，为了能够培训出高水平、高技术和高素质的合格船员，国家相关部门加大了对虚拟现实技术的重视程度；应用计算机建模和仿真技术进行教学和培训，既满足STCW公约的要求，又具有较高的教学效率。

船舶空气压缩机是船舶辅机中重要的设备，具有不可替代的作用。利用虚拟现实技术的优势，用三维建模软件3ds Max创建空气压缩机的三维模型，有助于加强对轮机员的训练，帮助其更好地了解空压机的工作原理和结构、从而更快地发现和解决故障。

1.2 国内外研究现状

经过半个多世纪的发展，建模仿真技术已经成为对人类社会发展进步具有重要影响的一门综合性技术学科^[3]。

自从1929年，美国的爱德华·林克就设计出世界上第一台机械式的飞机模拟器--林克机之后，美国开始加大对建模和仿真领域的研究。在上世纪50年代和60年代，建模和仿真技术主要应用于的航空、航天、电力等工业领域，并带来了巨大的经济效益。

80年代以后，随着计算机的发展，小型机代替了数字计算机，使得数字仿真运算速度大大提高。建模和仿真技术在汽车工业、船舶工业、化工过程等众多领域获得了广泛地应用^[4]。