Un embiellage

Dans cet exercice, vous apprendrez à animer un embiellage avec la cinématique inverse de 3DS Max.
L' embiellage est le principe de base du moteur à explosion. C'est un système mécanique composé de 3 pièces liées les unes aux autres : le piston, la bielle et le vilbrequin. Le vilbrequin est animé en rotation seulement, tandis que le piston est animé en translation seulement. La bielle fait la liaison entre le vilbrequin et le piston. Elle est animée d'un mouvement très complexe.

Modélisation :

Je vous explique comment modéliser vite fait un embiellage... Vous pouvez faire mieux !

1- Nous allons d'abord créer le piston. Dans la vue de dessus, créez un cylindre de 50 de rayon et 100 de haut. Déplacez le point de pivot vers les deux tiers de la hauteur.

2- Dans la vue de gauche, créez un cylindre de rayon 100 et hauteur 100 avec 5 segments en hauteur. Placez-le au point X = -15, Y = 0 et Z = -120 de votre scène. C'est la base du Vilbrequin.

3- Convertissez-le en maillage éditable. En mode sous-objet, donnez lui une forme de ce genre là :

4- Ajoutez lui un modificateur Miroir. Choisissez Z en axe de symétrie. Cochez Copier et mettez -30 en décalage. Déplacez son point de pivot sur le centre de l'objet.

5- En vue de gauche, créez un autre cylindre de rayon 10 et hauteur 30. Placez son point de pivot en son centre et déplacez ce cylindre au point X = 0, Y = 0 et Z = -200. Parentez ce Cylindre01 au vilbrequin.

6- Copier ce Cylindre01 et centrez-le sur le piston. Ensuite prentez-le au piston.

7- Dans la vue de gauche, créez une boite de Longueur 300, Largeur 30 et Hauteur 30. Placez-la au point X = 10, Y = 0 et Z = -70. Ensuite, déplacez son point de pivot sur le point de pivot de Cylindre01. C'est la Bielle.

Cinématique :

8- Dans la vue de gauche, créez un objet factice. Placez-le au point X = 0, Y = 0 et Z = 200. Nommez le Carter.

9- Faîtes un clic droit sur les options d'Accroche Objets : .
Dans l'onglets Accrochages, décochez tout sauf Pivot. Fermez la boite de dialogue.

10- Activez l'outil structure (ou Bones). Vérifiez que l'accroche objet est active. Dans la vue de gauche, créez une chaine de bones en cliquant d'abord sur l'objet Carter, puis Piston (ou Cylindre02) et enfin sur Cylindre01 (ou Bielle). Faîtes deux clics droit pour désactiver complètement l'outil Structure. Désactivez l'accroche Objet.

11- Il se peut que l'accroche objet n'aie pas bien fonctionné. Vérifiez que chaque point de pivot est bien placé sur le point de pivot des objets géomètriques correspondants.

12- Sélectionnez Structure01. Dans le menu Animation, Solution CI, choisissez Solution DH. Le curseur est lié au bone par un pointillé élastique. Appuyez sur la touche H (sélection par nom) et choisissez Structure03 dans la liste. Cliquez ensuite sur Choisir, ce qui ferme la boite de dialogue.

13- Structure03 est normalement automatiquement sélectionné, et le panneau Animation déroulé. Dans la zone Effecteur extrémité, cliquez sur le bouton Lier qui vire au jaune. Sélectionné Vilbrequin dans la scène.

14- Sélectionnez Structure01. Dans le panneau Hiérarchie, cliquez sur CI. Dans le panneaux déroulant Connexion de rotation, décochez Actif pour tous les axes. Dans le panneau déroulant Connexion de translation, cochez Actif pour l'axe Z.

15- Pour Structure02 ne laissez que l'axe Z Actif dans les Connexion de rotation.

16- Ensuite, parentez :

• Piston à Structure01
• Bielle à Structure02

17- Ensuite, faites tourner le vilbrequin dans la vue de perspective. Le piston et la bielle se déplacent correctement en fonction de la rotation du vilbrequin.

18- Maintenant, nous souhaiterions pouvoir déplacer cet embiellage. Car il y a des chance que celui-ci soit embarqué dans un moteur, lui même embarqué dans un véhicule. Pour déplacer l'embiellage, il faut lier Structure01 et Vilbrequin au Carter.(En supposant que le Carter représente le reste du moteur).
Nous le ferons par un lien hiérarchique parent/enfant. A ce stade, je vous conseille de sauvegarder votre scène.

19 - Sélectionnez Structure01 et Vilbrequin, puis parentez-les à Carter.

20- Si vous faites tourner le Vilbrequin à ce moment là, vous verrez que le piston et la bielle ne se déplacent plus convenablement.

Comment expliquer celà?
Lorsque vous parentez Structure01 à Carter, la racine de la chaîne cinématique (Structure01) change de repère. Elle ne se déplace plus dans le repère Univers, mais dans son repère parent, celui de Carter. En fonction de ça, il faut que vous changiez l'axe actif de la connexion en translation dans les paramètres CI de Structure01.

21- Pour mieux vous rendre compte, zoomez sur Carter de façon à distinguer le petit trait orange qui indique l'axe de translation de Structure01.

Axe de translation = Z parent = Univers	Axe de translation = Z parent = Carter	Axe de translation = X parent = Carter

Déliez Structure01 de son parent. Vous voyez la différence ? (N'oubliez pas de le re-parenter pour la suite).

ATTENTION !!! Suivant la vue dans laquelle vous avez créé votre Carter, l'axe de translation de Structure01 ne sera pas forcément le même. Ce qui est important, c'est que Structure01 coulisse de la même façon qu'avant son parentage à Carter.

22- Si vous avez suivi scrupuleusement ce cours et que vous avez créé le Carter dans la vue gauche, ce devrait être l'axe Y qui est actif en translation.

23- Vérifiez que tout marche correctement :

• Tourner le Vilbrequin entraîne la bielle et le piston
• Déplacer le Carter déplace l'embiellage en entier.

24- Pour finir, quelque infos complémentaires. La solution CI DH (Cinématique Inverse Dépendante Historique) possédent plusieurs paramètres particuliers intéressants à connaitre. Vous les trouverez dans l'onglet Animation (la petite roue) en ayant sélectionné un des bones de la chaine CI.

Seuils : défini la précision du calcul de la solution CI en unité MAX. Si des tremblements se produisent, réduisez ces valeurs.

Solutions : L'itérations définie le nombre de calculs pour parvenir au meilleur résultat. L'augmenter peut résoudre certains problèmes au détriment du temps de calcul.
Le Début définie la première image à partir de laquelle est calculée la solution CI.
La Fin définie la dernière image du calcul. Si vous allongez la durée de votre scène, n'oubliez pas d'augmenter cette valeur en conséquence !

Etat initial : Cochez ces cases pour afficher ou conserver la positions des bones tels qu'ils ont été définis lors de leur création.

Voilà, c'est fini ! Il ne vous reste plus qu'à "habiller" votre moteur.
Pour créer un moteur multi-cylindres, copiez cet embiellage plusieurs fois et déphasez-les de 90 ou 180° selon le nombre de cylindre.

- Vous pouvez téléchargez la scène finale ici.

- Voici le résultat que j'ai obtenu : voir la vidéo (mpg 166 Ko)