周毅

（鎮(zhèn)江藍舶工程科技有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

基于MATLAB的機械設(shè)計方法分析

Mechanical design method analysis based on MATLAB

周毅

（鎮(zhèn)江藍舶工程科技有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

作為機械制造的核心內(nèi)容，機械設(shè)計效果的好壞將直接影響機械產(chǎn)品質(zhì)量的高低。而隨著科學技術(shù)的發(fā)展，基于MATLAB的機械設(shè)計方法得以出現(xiàn)，繼而使機械設(shè)計的效率和質(zhì)量都得到了提高。因此，基于這種認識，本文對基于MATLAB的機械設(shè)計方法進行了闡述，并對其優(yōu)點和運用問題進行了分析，以便為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

MATLAB；機械設(shè)計方法；運用

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，一系列計算軟件得到了開發(fā)和應(yīng)用，繼而為機械設(shè)計帶來了新的發(fā)展方向。而MATLAB作為強大的數(shù)學計算軟件，擁有可靠性強、功能多和操作方便等多種優(yōu)點，所以被廣泛地應(yīng)用在機械設(shè)計中。因此，有關(guān)人員有必要對基于MATLAB的機械設(shè)計方法展開研究，以便更好的了解機械設(shè)計的先進方法。

1 基于MATLAB的機械設(shè)計方法闡述

所謂的機械設(shè)計，其實就是在給定條件下利用機械編程系統(tǒng)完成機械產(chǎn)品設(shè)計的工作。而在這一過程中，設(shè)計者需要對產(chǎn)品的大小、圖形關(guān)系等因素進行限制，以便使機械系統(tǒng)的經(jīng)濟價值和功能得以發(fā)揮。所以，機械設(shè)計方法其實就是選取設(shè)計變量和建立目標函數(shù)以及約束條件，并通過獲得最優(yōu)函數(shù)來完成機械設(shè)計工作的一種方法。而基于MATLAB的機械設(shè)計方法則是利用MATLAB軟件完成機械設(shè)計的現(xiàn)代機械設(shè)計方法，可以用來完成機械設(shè)計的優(yōu)化。從本質(zhì)上來講，MATLAB是高性能的數(shù)值計算和可視化軟件。而設(shè)計人員可以用該軟件完成復(fù)雜工程問題的求解，并完成對機械系統(tǒng)的仿真。

此外，MATLAB軟件還具有輸入初始參數(shù)簡單和編程工作量小的特點。因此，在機械設(shè)計方面，MATLAB軟件得到了一定程度的應(yīng)用。

2 基于MATLAB的機械設(shè)計方法的優(yōu)點

就實際情況而言，基于MATLAB的機械設(shè)計方法顯然得到了廣泛地應(yīng)用。而究其原因，則是因為該方法具有多方面的優(yōu)點。首先，在機械設(shè)計的設(shè)計過程中，需要完成對一系列數(shù)學矩陣的運算。而MATLAB軟件具有強大的數(shù)學運算功能，所以運用該種設(shè)計方法可以使機械設(shè)計的效率得到提高。其次，在機械設(shè)計工作中，設(shè)計人員需要解決復(fù)雜的工業(yè)設(shè)計問題和工程設(shè)計問題。而MATLAB軟件具有程序設(shè)計、圖形研究和數(shù)據(jù)分析等多種功能，可以幫助設(shè)計人員更好地解決機械設(shè)計難題。再者，運用基于MATLAB的機械設(shè)計方法，可以對設(shè)計的機械產(chǎn)品進行仿真，繼而幫助設(shè)計者更好地了解產(chǎn)品的樣子和體型［1］。而在這種情況下，設(shè)計人員則能夠較好地完成設(shè)計的優(yōu)化，繼而設(shè)計出高質(zhì)量的產(chǎn)品。此外，相較于傳統(tǒng)機械設(shè)計方法，基于MATLAB的機械設(shè)計方法操作簡便，并且不需要在圖紙上進行圖形的反復(fù)修改。因此，基于MATLAB的機械設(shè)計方法顯然具有較高的設(shè)計效率和質(zhì)量。

3 基于MATLAB機械設(shè)計方法的運用

基于MATLAB機械設(shè)計方法的運用，可以幫助設(shè)計者完成機械產(chǎn)品一整套設(shè)計程序的編寫，并合理的實現(xiàn)各個設(shè)計環(huán)節(jié)。而在設(shè)計的過程中，設(shè)計者需要直接運用的就是MATLAB的主程序，同時其余環(huán)節(jié)的設(shè)計也離不開這一主程序。

首先，在設(shè)計過程中，計算機指令編寫以及操作控制都需要使用MATLAB語言，而這種語言則是MATLAB高級程序設(shè)計語言。所以，在應(yīng)用該語言進行數(shù)值計算或程序編寫時，都要在MATLAB主程序中完成［2］。具體來講，就是設(shè)計者需要編寫并存儲程序文件，并在主程序中進行文件的運行，繼而獲得預(yù)期的設(shè)計結(jié)果。

其次，設(shè)計者需要在主程序提供的開發(fā)環(huán)境中尋找相應(yīng)的函數(shù)和文件，繼而在設(shè)計程序中運用這些函數(shù)和文件。同時，很多具有全面功能的程序包也在這一環(huán)境中，而設(shè)計者則可以利用這些工具包完成設(shè)計結(jié)果的優(yōu)化。

再者，在設(shè)計的過程中，設(shè)計者需要完成大量數(shù)據(jù)的精確計算。而利用MATLAB主程序則可以完成對數(shù)學函數(shù)庫的調(diào)用，繼而避免設(shè)計者花費大量的精力編寫計算程序。因為，數(shù)學函數(shù)庫中包含了多種數(shù)學函數(shù)，設(shè)計者只要直接調(diào)用函數(shù)就可以完成對數(shù)值的計算。

此外，在設(shè)計圖形的處理方面，利用該設(shè)計方法可以較為輕松的完成圖形處理。因為，MATLAB本身具有很強的圖形處理功能。設(shè)計者只需要將代碼和程序完整輸入，計算機就可以生成目標圖形。就目前來看，利用該設(shè)計方法可以完成二維平面圖形和三維立體圖形的構(gòu)建。而想要完成圖形的修改，則只需要下達相應(yīng)的機器指令。

4 結(jié)論

總之，只有采用更為科學的設(shè)計方法，才能夠較好的達成機械設(shè)計的目標。而基于MATLAB的機械設(shè)計方法則有著一定的優(yōu)越性，可以使機械設(shè)計的效率和質(zhì)量得到提高。因此，隨著高新技術(shù)的改革與創(chuàng)新發(fā)展，基于MATLAB的機械設(shè)計方法必將擁有較好的發(fā)展前景。

［1］ 朱艷華，周春梅. 基于MATLAB的曲柄搖桿機構(gòu)的機械優(yōu)化設(shè)計［J］. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，34：34～35.

［2］ 單建華，汪永明，謝能剛. 基于MATLAB的機械優(yōu)化設(shè)計課程改革探索［J］. 安徽工業(yè)大學學報（社會科學版），2014，02：109～110.

圖4 成品

5 結(jié)束語

橡膠制品的使用與日增多，橡膠模在生產(chǎn)中的地位也日益增高。運用Creo設(shè)計橡膠模具，可利用其“參數(shù)化柔性設(shè)計”對從零件到模具的整個周期進行調(diào)整。譬如：產(chǎn)品零件外形、尺寸的改進可方便進行；分型面創(chuàng)建可隨時進行更改且即時模擬，以便進行設(shè)計、分析、對比；對于溢膠槽及跑膠槽的位置、尺寸設(shè)計可通過模具的三維裝配關(guān)系，直觀明了地對照比較，選擇更優(yōu)方案；可進行各種分析檢查，為設(shè)計的安全性、合理性提供保證。利用Creo進行橡膠模具設(shè)計，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，更縮短了開發(fā)周期，大大降低模具的設(shè)計和制造成本。

參考文獻：

［1］ 楊清芝. 實用橡膠工藝學.北京：化學工業(yè)出版社，2005.

［2］ 方紹芬. 橡膠工程師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［3］ 張秀英. 橡膠模具設(shè)計方法與實例.北京：化學工業(yè)出版社，2010.

［4］ 吳生緒. 橡膠模具設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［5］ 模具實用技術(shù)叢書編委會. 橡膠模具設(shè)計應(yīng)用實例.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

［6］ 北京兆迪科技有限公司. Creo 2.0模具設(shè)計實例精解.北京：機械工業(yè)出版社，2013.

TH122

1009-797X （2015） 16-0149-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.052

周毅（1980-）， 2002年畢業(yè)于江蘇大學，現(xiàn)為鎮(zhèn)江藍舶工程科技有限公司機械設(shè)計部及研究生工作站負責人，致力于路橋相關(guān)設(shè)備研發(fā)，完成多項省、市級科研項目，成功研發(fā)懸索橋主纜工作（檢修）車等裝備，獲十多項發(fā)明專利。

2015-07-08