基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法分析

王鋒 胡建冬

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大進(jìn)步。機(jī)械設(shè)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)，基于MATLAB的數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)軟件機(jī)械設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，使其發(fā)揮了設(shè)計(jì)周期短和效率高等一些優(yōu)勢(shì)。該本文主要是對(duì)MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析。機(jī)械設(shè)計(jì)基于在MATLAB的技術(shù)支持下，以期能夠取得突破和發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】MATLAB；機(jī)械設(shè)計(jì)分析

前言：機(jī)械制造的核心部分就是機(jī)械設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)直接影響著機(jī)械產(chǎn)品的性能，外觀和功能等等部分。并且，也是機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障。從另外一個(gè)層面來說，機(jī)械設(shè)計(jì)還關(guān)系著整個(gè)企業(yè)的生存與發(fā)展，甚至是拖動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)可以向前發(fā)展的主要推動(dòng)力。所以，如何把握好機(jī)械設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)，如何基于MATLAB是機(jī)械設(shè)計(jì)方法來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升，是本篇文章討論的重點(diǎn)。

一.MATLAB介紹

MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化的軟件。它的很多優(yōu)勢(shì)和性能，比如：程序設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、圖像圖形處理、機(jī)械設(shè)計(jì)等等諸多方面[1]。

工程技術(shù)人員可以通過使用MATLAB提供的工具箱，便可以找到很多復(fù)雜的工程問題的解決方法。此外，MATLAB還可以對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。工具箱的主要優(yōu)勢(shì)是可以提供一些諸如非線性最小化、無約束優(yōu)化，方程求解，曲線擬合，二次規(guī)劃等等大型問題的求解方案。這種強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)可以使得，其為工程中的實(shí)際應(yīng)用和操作都提供了簡(jiǎn)單的解決方法。MATLAB非常的簡(jiǎn)單，容易掌握。MATLAB的計(jì)算功能和圖形表達(dá)功能都非常強(qiáng)大，是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛，影響力也很大的可視化軟件其中之一[2]。

二.MATLAB的組成與應(yīng)用

MATLAB主要是由MATLAB的主程序、Simulink動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)以及MATLAB工具箱這三部分組成的。MATLAB的重要特色是程序擴(kuò)展系統(tǒng)和功能各異的工具箱應(yīng)用程序。此外，MATLAB的主程序系統(tǒng)是由五個(gè)部分組成的，具體如下：

首先是MATLAB語言，它是一個(gè)包括流程控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο缶幊谭绞降母呒?jí)矩陣。MATLAB語言能夠通過交互來完成非常復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。

其次是MATLAB的開發(fā)環(huán)境。MATLAB開發(fā)環(huán)境主要是幫助用戶使用MATLAB函數(shù)和文件工具，方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件。包括MATLAB桌面，命令窗口、瀏覽器、路徑等[3]。

然后是MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫。其收集了非常多的基本函數(shù)或是復(fù)雜函數(shù)的計(jì)算法。這可以解決各類開發(fā)人員會(huì)用的所有函數(shù)。計(jì)算方便、又能節(jié)省大量時(shí)間。

再次是圖形處理。MATLAB是一個(gè)很強(qiáng)大的工具軟件，處理圖形、圖像的能力非常強(qiáng)，并且操作簡(jiǎn)單，功能齊全，在圖形處理上十分高效。

最后是應(yīng)用程序接口。應(yīng)用程序接口通過編寫其它的程序可以擴(kuò)充計(jì)算和圖形能力。

三. 基于MATLAB機(jī)械設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用

MATLAB的編程環(huán)境簡(jiǎn)單，程序語言容易，科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力和圖形處理功能強(qiáng)大。在各行各業(yè)中，都得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國(guó)際上的很多工程技術(shù)人員都將其作為工程的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)工具。

首先，在應(yīng)用MATLAB進(jìn)行程序編寫或是數(shù)值計(jì)算時(shí)，需要編寫并且儲(chǔ)存文件程序，并在MATLAB是主程序上運(yùn)行這個(gè)編寫的文件，這樣可以獲得技術(shù)設(shè)計(jì)員對(duì)于設(shè)計(jì)結(jié)果的一些預(yù)期效果。

然后，基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方面具有十分強(qiáng)大的圖形處理和仿真能力，使得機(jī)械設(shè)計(jì)工作人員實(shí)現(xiàn)了圖像界面的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化，充分的發(fā)揮了機(jī)械設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境功能。使設(shè)計(jì)者能夠保存MATLAB文件，然后充分的發(fā)揮計(jì)算機(jī)主程序，使得主程序很好的被利用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的命令窗口。讓開發(fā)人員很好的使用程序輸入功能，在穩(wěn)定的操作環(huán)境下進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)開發(fā)[4]。

再次，由于機(jī)械設(shè)計(jì)者要在工作時(shí)完成大量的計(jì)算，并且要求計(jì)算結(jié)果要精確。所以，MATLAB的使用可以精確的完成大量的數(shù)字計(jì)算。這就可以利用數(shù)學(xué)函數(shù)庫來編寫計(jì)算機(jī)程序。數(shù)學(xué)函數(shù)可中有很對(duì)中數(shù)學(xué)函數(shù)，而設(shè)計(jì)者只需要直接調(diào)用函數(shù)就可以完成數(shù)值計(jì)算。

最后，基于MATLAB自身有很強(qiáng)大的圖形圖片的處理功能。所以在設(shè)計(jì)圖形時(shí)，設(shè)計(jì)者只需要把代碼和程序輸入后，計(jì)算機(jī)就可以輕松的形成預(yù)定設(shè)計(jì)的三維立體或是平面圖形。這位設(shè)計(jì)者的工作提供了很大的便利，并且如果需要修改時(shí)，只需要再次輸入相應(yīng)的程序命令，那么就可以完成圖像的修改[5]。

由于MATLAB原理廣泛的用于機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)中來，所以其具備良好的語言指導(dǎo)功能和可靠性。技術(shù)人員科學(xué)合理的運(yùn)用個(gè)性化的工具箱，嚴(yán)格按照擴(kuò)產(chǎn)程序是開發(fā)人員對(duì)于實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)整體運(yùn)行程序可靠縝密的必要前提。機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該充分發(fā)揮MATLAB的主程序，運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行接口。合理的調(diào)用函數(shù)，來對(duì)設(shè)計(jì)過程需要的縝密計(jì)算的數(shù)字，來精確的計(jì)算出數(shù)據(jù)指令。這樣可以更加好的控制機(jī)械設(shè)計(jì)的流程，做好輸入和輸出的操作控制工作[6]。

四. 基于MATLAB機(jī)械設(shè)計(jì)方法運(yùn)用的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，融入了最新的科技成果，最新科學(xué)成就。而且市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也已經(jīng)不僅局限在產(chǎn)品質(zhì)量上的競(jìng)爭(zhēng)，而是更加看重技術(shù)水平，技術(shù)人才和經(jīng)濟(jì)實(shí)力等多方面綜合實(shí)力。所以，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化和可靠性對(duì)于企業(yè)的發(fā)展也直觀重要。首先，機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方法可以直接反映產(chǎn)品組成部件的質(zhì)量，也可以影響整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣。其次，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以借助最優(yōu)化數(shù)值分析設(shè)計(jì)方案，選用一個(gè)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)一種新的設(shè)計(jì)方法，可以幫助人們對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。穩(wěn)健設(shè)計(jì)是一種面向產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品性能的新設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)得到重視和應(yīng)用。

結(jié)語：綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新成果和技術(shù)的不斷使用，讓機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)上更具有科學(xué)合理性?；贛ATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法具有一定的優(yōu)勢(shì)，可以將機(jī)械設(shè)計(jì)工作的產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率都有所提高。所以，設(shè)計(jì)工作人員需要重視機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的利用，更積極運(yùn)用MATLAB機(jī)械設(shè)計(jì)法，采取靈活多樣的解決方案來解決具體問題，使得機(jī)械技術(shù)能夠更加優(yōu)越，并且在保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量基礎(chǔ)后，更加注重對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]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.

[2]王赫男.基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，12：411+426.

[3]沈元元，于晨斯.基于Matlab的機(jī)械設(shè)計(jì)方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，18：63.

[4]周毅.基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法分析[J].橡塑技術(shù)與裝備，2015，16：149-150.

[5]周智峰.基于MATLAB和VRML的凸輪機(jī)構(gòu)虛擬設(shè)計(jì)研究與實(shí)現(xiàn)[D].山東大學(xué)，2005.

作者簡(jiǎn)介：王鋒（1983-09），男，漢族，江西進(jìn)賢人，工程師，碩士，研究方向：工藝技術(shù)