基于MATLAB的機械設計方法探討

鄭健　曹駿??

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，科學技術水平逐漸提升，在機械設計軟件開發(fā)方面得到了顯著的發(fā)展和壯大，極大的促進了社會中各行各業(yè)的發(fā)展。在MATLAB基礎上進行機械設計的方法具有操作簡便、設計周期短以及效率高的特點，得到社會的廣泛認可和使用。本文將對基于MATLAB的機械設計方法以及該原理在機械設計中的具體應用進行分析和研究。

關鍵詞：MATLAB；機械設計方法；原理

在科學技術的迅猛發(fā)展之下，機械設計行業(yè)也得到顯著的壯大，獲得了巨大的進步。新時代背景下，市場競爭日益激烈，當今時代的市場競爭實質(zhì)是科技和人才的競爭，社會中各行各業(yè)都在積極與新型信息技術相結(jié)合，從而實現(xiàn)自身的發(fā)展。因此，新材料、新設備被逐漸研制出來，基于MATLAB的機械設計也獲得了一致好評。

1 基于MATLAB的機械設計方法

1.1 機械設計簡介及MATLAB原理

機械設計主要是依靠編程系統(tǒng)以及軟件進行的，在二十世紀六十年代，基于MATLAB的機械優(yōu)化設計被發(fā)明出來，其能夠?qū)崿F(xiàn)計算機應用設計與MATLAB原理的有機結(jié)合，對機械工程的方案設計提供了重要的參考作用。軟件開發(fā)人員應對機械產(chǎn)品的型號、大小、幾何圖形等信息進行充分掌握，并對環(huán)境條件、載荷等充分利用，進而提升設計的整體水平和標準，為編程系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)提供較大的支持。同時，機械設計人員還應根據(jù)實際情況，科學合理的選擇設計變量，嚴格按照規(guī)定的要求實現(xiàn)設計方法的最優(yōu)化。

1.2 機械設計與MATLAB之間的特點與聯(lián)系

MATLAB屬于一種包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制語句以及對象編程的高級陣列語言，要求軟件開發(fā)人員在進行設計時需要對輸入和輸出系統(tǒng)進行嚴格的控制，能夠?qū)τ脩舻牟僮髌鸬街敢饔?，能夠順利在命令窗口中輸入有效命名。但新型的MATLAB語言是在C++計算機語言的基礎上進行的，除語法特征方面與以往一致以外，其他都具有不同程度的區(qū)別，這種語法特征能夠幫助科技人員盡快的進行表達公式的書寫。機械設計與MATLAB之間具有十分密切的聯(lián)系，能夠為計算機使用人員提供更加方便快捷的操作。此外，MATLAB語言還具有較強的拓展性和可移植性，能夠?qū)茖W研究以及工程預算進行深入分析。在該語言中包含桌面編輯器和調(diào)試器，能夠以最佳的路徑為用戶提供所需信息，從而保障調(diào)試系統(tǒng)的有序運行[1]。

2 MATLAB原理在機械設計中的具體應用

2.1 在計算機語言中的應用

由于MATLAB具有較強的特征，能夠在許多具有子程序的機械設計中應用，其在語言指導功能以及可靠性方面都具有較強的優(yōu)勢。為了能夠凸顯MATLAB整體的運行程序以及設計環(huán)節(jié)，技術人員應將個性化工具箱的功能充分的發(fā)揮出來，嚴格遵守相應的拓展程序。在機械設計中，應使MATLAB的主程序得到充分發(fā)揮。在機械設計流程中，應加強計算機軟件語言的應用，利用函數(shù)設計進行計算機數(shù)據(jù)指令的就計算，使得軟件開發(fā)人員編寫程序代碼的難度下降，軟件中輸入輸出的控制工作更加完善。

2.2 在機械設計開發(fā)中的應用

MATLAB在開發(fā)環(huán)境中可以通過使用目標函數(shù)和文件工具的方式實現(xiàn)，這樣做將能夠充分符合使用者對機械設計的需求，對函數(shù)庫中的文件工具和目標函數(shù)進行充分利用，轉(zhuǎn)化用戶界面的圖形，使軟件開發(fā)人員能夠盡快找到程序的突破口，并且通過對機械設計的合理運用，營造出有利的設計開發(fā)環(huán)境，使MATLAB文件能夠?qū)崿F(xiàn)快速保存，將計算機中的主程序功能得到顯著發(fā)揮，對設計結(jié)果產(chǎn)生較大的有利影響。同時，還有利于主程序更好實現(xiàn)機械優(yōu)化設計命令窗口，使執(zhí)行同步輸入結(jié)果功能發(fā)揮到極致，進而開拓出一個安全、穩(wěn)定的機械設計環(huán)境。

2.3 在函數(shù)庫及圖形處理中的應用

在MATLAB中數(shù)學函數(shù)庫的主要作用是能夠進行操作系統(tǒng)和數(shù)值計算的可視化操作，能夠集多種函數(shù)于一體進行數(shù)學運算。設計者在進行系統(tǒng)設計時，應事先存儲多個相關數(shù)據(jù)，這樣做能夠進一步保障數(shù)值計算的精準度。同時，當軟件開發(fā)人員在設計中遇到問題或困難時，MATLAB中的工具箱能夠幫助其進行解決，并且其中包含的仿真功能也能夠幫助其進行數(shù)學函數(shù)的隨時調(diào)用，也函數(shù)庫中相關圖形的展示具有較大的促進作用，也為技術人員的設計操作提供了可視化操作。此外，在圖形處理方面也能夠利用MATLAB進行，該設計中具有較強的操作系統(tǒng)功能，能夠?qū)D形代碼以及操作程序等進行直觀的展現(xiàn)，自主生成目標圖形，對機械工作人員的效率和質(zhì)量提升具有較大的促進作用。

2.4 在程序編寫中的應用

MATLAB機基礎上的機械化設計技術應用的是模塊化思維方式，該設計的原理是設置一個主程序和多個子程序，并且對機械運行過程中的零部件情況進行綜合分析，使整體設計結(jié)構(gòu)能夠更加鮮明，這樣做有利于對設計結(jié)構(gòu)以及運行改造的精簡化處理，同時還可以充分調(diào)動主程序中的窗口，這些窗口程序設計應嚴格按照設計大綱中的要求進行，尤其是對于難易程度不同的部分，要本著具體問題具體分析的原則，在MATLAB的基礎上進行技術的優(yōu)化，再根據(jù)系統(tǒng)的提示點擊“下一步”按鈕，進入到子窗口程序中進行后續(xù)操作[2]。

3 結(jié)語

綜上所述，要想使機械制造產(chǎn)品的質(zhì)量和效率得到顯著提升，則要求軟件開發(fā)人員能夠重視機械設計環(huán)節(jié)的重要性。隨著科學技術的發(fā)展，信息技術水平顯著增強，機械設計程序以及編程軟件等方面也逐漸呈現(xiàn)出多元化趨勢。軟件開發(fā)過程中，應注意程序的特性以及應用范圍，并且應加強對初始數(shù)據(jù)以及參數(shù)的設置和選擇。當設計開發(fā)過程中出現(xiàn)問題時，可以利用MATLAB中的優(yōu)化工具箱進行解決，從而實現(xiàn)機械設計的優(yōu)化和創(chuàng)新。

參考文獻：

[1]曾濤.基于Web的現(xiàn)代設計與制造方法的研究[D].昆明理工大學，2012.

[2]沈元元，于晨斯.基于Matlab的機械設計方法研究[J].科技創(chuàng)新導報，2015，1218：63.

作者簡介：鄭?。?995），男，遼寧大連人，本科，機械設計制造