基于Matlab的機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究

沈元元 于晨斯

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，這為各行各業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了十分便利的條件?；贛atlab的數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)軟件機(jī)械設(shè)計(jì)方法具有十分突出的設(shè)計(jì)周期短、方便簡潔、設(shè)計(jì)效率高等優(yōu)勢。該研究通過對Matlab的機(jī)械設(shè)計(jì)方法的原理和相關(guān)理論知識進(jìn)行了相應(yīng)的探討，以期為相關(guān)軟件開發(fā)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 軟件開發(fā) 科學(xué)技術(shù)

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0063-01

1 有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)和MATLAB優(yōu)化原理的概述

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的概念和MATLAB的優(yōu)化原理

機(jī)械設(shè)計(jì)，也被稱為設(shè)計(jì)優(yōu)化，其主要是依賴一些編程系統(tǒng)或者軟件來實(shí)現(xiàn)，基于Matlab的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是二十世紀(jì)六十年代新興的一門新學(xué)科，該技術(shù)充分結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)領(lǐng)域和Matlab的優(yōu)化原理，這有利于為機(jī)械工程設(shè)計(jì)提供重要的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方案。[1]軟件開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)綜合考慮機(jī)械產(chǎn)品的大小、輪廓和幾何圖形等因素，充分運(yùn)用固定的載荷、環(huán)境條件和充分發(fā)揮機(jī)械系統(tǒng)的應(yīng)用功能，提升科學(xué)合理地設(shè)計(jì)和編程整個機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和水平，促進(jìn)軟件開發(fā)人員機(jī)械編程系統(tǒng)快速高效地完成整套機(jī)械設(shè)計(jì)的編制和設(shè)計(jì)工作。[2]機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)選取合理的設(shè)計(jì)變量參數(shù)，嚴(yán)格按照約束條件和目標(biāo)函數(shù)使現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化。

1.2 MATLAB和機(jī)械設(shè)計(jì)的聯(lián)系及特點(diǎn)分析

Matlab作為一種包含目標(biāo)函數(shù)、控制語句、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、對象編程的高級陣列語言， Matlab和機(jī)械設(shè)計(jì)軟件開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)控制好輸出和輸入系統(tǒng)，有效指引用戶在命令窗口中輸入有效的執(zhí)行命令，編寫靈活科學(xué)的應(yīng)用程序和運(yùn)行。然而，新型的Matlab語言是以C++計(jì)算機(jī)語言為基礎(chǔ)的，但語法特征保持一致，而且更加簡潔明了，使得科技人員能夠快速的適應(yīng)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。新型的Matlab語言與機(jī)械技術(shù)的聯(lián)系更加密切，相輔相成，也具有方便非計(jì)算機(jī)專業(yè)科技人員的使用習(xí)慣。具有可拓展性強(qiáng)、可移植性好、工具方便特點(diǎn)的新型Matlab語言，有利于深入分析科學(xué)研究和工程計(jì)算的不同領(lǐng)域，使軟件用戶能夠充分利用Matlab的目標(biāo)函數(shù)和數(shù)據(jù)文件，具體包括Matlab桌面的編輯器和調(diào)試器，做好路徑搜索和用戶瀏覽工作，確保調(diào)試系統(tǒng)的完備程序的有序運(yùn)行。

2 MATLAB原理在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用探究

2.1 MATLAB在機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)語言中的運(yùn)用

由于MATLAB原理廣泛運(yùn)用于具備很多的運(yùn)用子程序的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中， 具備良好的語言指導(dǎo)功能和相當(dāng)高的可靠性。Matlab軟件開發(fā)人員為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)整套的運(yùn)行程序和縝密的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。Matlab的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分利用個性化的工具箱，嚴(yán)格遵循完整的拓展程序，機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)直接運(yùn)用MATLAB的主程序，充分發(fā)揮Matlab原理在語言運(yùn)用環(huán)境和運(yùn)用程序的接口。計(jì)算機(jī)軟件語言有利于更好地控制機(jī)械設(shè)計(jì)流程，合理地調(diào)用對函數(shù)的設(shè)計(jì)過程以及精確有效地計(jì)算出計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)指令，使得軟件開發(fā)人員還應(yīng)當(dāng)通過語言編寫程序的代碼，做好輸入輸出操作控制工作。

2.2 MATLAB在機(jī)械設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境方面的運(yùn)用

基于Matlab的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)在開發(fā)環(huán)境方面具有優(yōu)先使用目標(biāo)函數(shù)和文件工具的作用，有利于方便使用者對機(jī)械設(shè)計(jì)的需求，充分運(yùn)用函數(shù)庫的目標(biāo)函數(shù)和文件工具，實(shí)現(xiàn)圖形用戶界面的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而方便軟件開發(fā)人員快速找到程序的突破口，合理運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的運(yùn)行程序，充分發(fā)揮機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境功能，使設(shè)計(jì)者能夠快速保存Matlab文件，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)主程序的合理運(yùn)用，直接做好預(yù)期的設(shè)計(jì)結(jié)果，使得主程序能夠很好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的命令窗口，有利于更好地發(fā)揮執(zhí)行同步輸入結(jié)果和程序輸入的功能，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新安全、穩(wěn)定的機(jī)械設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。

2.3 MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫和圖形處理的運(yùn)用

Matlab數(shù)學(xué)函數(shù)庫主要作用于可視化操作系統(tǒng)和數(shù)值計(jì)算探究，是集眾多目標(biāo)函數(shù)于一體的函數(shù)調(diào)用庫，它可以有效進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，機(jī)械設(shè)計(jì)者在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，能夠預(yù)先存入許多的目標(biāo)函數(shù)，有利于對數(shù)據(jù)庫的數(shù)值進(jìn)行精確計(jì)算，Matlab的工具箱可以幫機(jī)械軟件開發(fā)人員解決一系列重大復(fù)雜的工程問題和工業(yè)設(shè)計(jì)問題，有利于使Matlab的仿真功能實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)函數(shù)庫的充分調(diào)用，也有利于函數(shù)庫進(jìn)行相關(guān)的圖像顯示，方便技術(shù)操作人員進(jìn)行相應(yīng)的可視化操作，進(jìn)而簡化相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)操作流程和目標(biāo)函數(shù)編寫過程。Matlab在圖形處理方面也具有強(qiáng)大的功能操作系統(tǒng)，其可以直觀地展現(xiàn)圖形代碼和操作程序，主動生成相應(yīng)的目標(biāo)圖形，有利于提高機(jī)械工作人員的工作效率。

3 基于Matlab優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件開發(fā)的程序編寫和必要性探究

3.1 Matlab優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件開發(fā)的程序編寫

基于Matlab的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)主要采用模塊化的設(shè)計(jì)思維方式，該設(shè)計(jì)原理主要設(shè)置一個主程序和若干各子程序，綜合考慮機(jī)械運(yùn)行的各個零部件，將優(yōu)化設(shè)計(jì)原理充分運(yùn)用到各子窗口運(yùn)行程序中，使機(jī)械設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu)更加清晰、明確，這有利于簡化運(yùn)行程序的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行構(gòu)造，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)積極調(diào)用主程序窗口系統(tǒng)，優(yōu)化子窗口程序的運(yùn)行系統(tǒng)，這些程序窗口需要嚴(yán)格按照機(jī)械專業(yè)的大綱要求充分掌握主要的優(yōu)化算法，尤其要遵照大綱不同的難易程度優(yōu)化不同問題的具體解決辦法，充分選擇基于Matlab的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)化方法，然后根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行程序提示點(diǎn)擊“下一步”操作按鈕，再進(jìn)入目標(biāo)函數(shù)的子窗口程序進(jìn)行相應(yīng)的操作。

3.2 Matlab優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的必要性

基于Matlab原理建立的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，主要適用于軟件開發(fā)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于使設(shè)計(jì)軟件的客戶能夠直觀了解到機(jī)械軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法和基本程序的操作流程。這有利于加深機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的理解，創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)化算法，完善程序編程方法技巧和軟件優(yōu)化算法流程圖，也有利于技術(shù)軟件開發(fā)人員對操作程序進(jìn)行代碼注解，優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的編寫程序，充分利用Matlab優(yōu)化原理編制機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的各種教學(xué)軟件，使用戶能夠及時地掌握目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算機(jī)編程方法和特點(diǎn)，還有利于軟件用戶優(yōu)化不同的優(yōu)化算法對比方式，結(jié)合具體的算式和試驗(yàn)實(shí)例。

4 結(jié)語

綜上所述，為了保證機(jī)械制造產(chǎn)品的高質(zhì)量和高效率的基礎(chǔ)，軟件開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)關(guān)注機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性。隨著越來越多的實(shí)用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)程序和編程軟件的日益復(fù)雜和形式的多元化，軟件開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)軟件或者程序的不同特點(diǎn)和適用范圍，尤其要注意對優(yōu)化方法和初始參數(shù)的合理選擇，采用靈活多樣的解決方法解決具體問題。由于基于Matlab的語言優(yōu)化工具箱具有簡單的初始參數(shù)，使機(jī)械技術(shù)能夠符合工程設(shè)計(jì)的語言要求，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)化和創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[l] 曹保金.基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究[D].西華大學(xué)，2010.