基于MATLAB的機械設計方法分析

王鋒 胡建冬

【摘要】隨著經濟社會的不斷發展，計算機技術的巨大進步。機械設計軟件開發技術，基于MATLAB的數學計算機軟件機械設計方法的運用，使其發揮了設計周期短和效率高等一些優勢。該本文主要是對MATLAB的機械設計方法進行了分析。機械設計基于在MATLAB的技術支持下，以期能夠取得突破和發展。

【關鍵詞】MATLAB；機械設計分析

前言：機械制造的核心部分就是機械設計。機械設計直接影響著機械產品的性能，外觀和功能等等部分。并且，也是機械產品質量的重要保障。從另外一個層面來說，機械設計還關系著整個企業的生存與發展，甚至是拖動我國機械制造行業可以向前發展的主要推動力。所以，如何把握好機械設計的主要環節，如何基于MATLAB是機械設計方法來進一步實現產品質量的提升，是本篇文章討論的重點。

一.MATLAB介紹

MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的數值計算和可視化的軟件。它的很多優勢和性能，比如：程序設計、信號處理、圖像圖形處理、機械設計等等諸多方面[1]。

工程技術人員可以通過使用MATLAB提供的工具箱，便可以找到很多復雜的工程問題的解決方法。此外，MATLAB還可以對系統功能進行動態仿真。工具箱的主要優勢是可以提供一些諸如非線性最小化、無約束優化，方程求解，曲線擬合，二次規劃等等大型問題的求解方案。這種強大的優勢可以使得，其為工程中的實際應用和操作都提供了簡單的解決方法。MATLAB非常的簡單，容易掌握。MATLAB的計算功能和圖形表達功能都非常強大，是現在應用最廣泛，影響力也很大的可視化軟件其中之一[2]。

二.MATLAB的組成與應用

MATLAB主要是由MATLAB的主程序、Simulink動態仿真系統以及MATLAB工具箱這三部分組成的。MATLAB的重要特色是程序擴展系統和功能各異的工具箱應用程序。此外，MATLAB的主程序系統是由五個部分組成的，具體如下：

首先是MATLAB語言，它是一個包括流程控制語句、函數、數據結構、面向對象編程方式的高級矩陣。MATLAB語言能夠通過交互來完成非常復雜的計算任務。

其次是MATLAB的開發環境。MATLAB開發環境主要是幫助用戶使用MATLAB函數和文件工具，方便用戶使用MATLAB的函數和文件。包括MATLAB桌面，命令窗口、瀏覽器、路徑等[3]。

然后是MATLAB數學函數庫。其收集了非常多的基本函數或是復雜函數的計算法。這可以解決各類開發人員會用的所有函數。計算方便、又能節省大量時間。

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

最后是應用程序接口。應用程序接口通過編寫其它的程序可以擴充計算和圖形能力。

三. 基于MATLAB機械設計方法的運用

MATLAB的編程環境簡單，程序語言容易，科學計算和數據處理能力和圖形處理功能強大。在各行各業中，都得到了廣泛的應用。目前，國際上的很多工程技術人員都將其作為工程的標準指導工具。

首先，在應用MATLAB進行程序編寫或是數值計算時，需要編寫并且儲存文件程序，并在MATLAB是主程序上運行這個編寫的文件，這樣可以獲得技術設計員對于設計結果的一些預期效果。

然后，基于MATLAB的機械設計方面具有十分強大的圖形處理和仿真能力，使得機械設計工作人員實現了圖像界面的設計轉化，充分的發揮了機械設計的開發環境功能。使設計者能夠保存MATLAB文件，然后充分的發揮計算機主程序，使得主程序很好的被利用，實現機械優化設計的命令窗口。讓開發人員很好的使用程序輸入功能，在穩定的操作環境下進行機械設計開發[4]。

再次，由于機械設計者要在工作時完成大量的計算，并且要求計算結果要精確。所以，MATLAB的使用可以精確的完成大量的數字計算。這就可以利用數學函數庫來編寫計算機程序。數學函數可中有很對中數學函數，而設計者只需要直接調用函數就可以完成數值計算。

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

由于MATLAB原理廣泛的用于機械的優化設計中來，所以其具備良好的語言指導功能和可靠性。技術人員科學合理的運用個性化的工具箱，嚴格按照擴產程序是開發人員對于實現機械設計整體運行程序可靠縝密的必要前提。機械設計應該充分發揮MATLAB的主程序，運行環境和運行接口。合理的調用函數，來對設計過程需要的縝密計算的數字，來精確的計算出數據指令。這樣可以更加好的控制機械設計的流程，做好輸入和輸出的操作控制工作[6]。

四. 基于MATLAB機械設計方法運用的發展趨勢

現代機械產品設計和制造技術，融入了最新的科技成果，最新科學成就。而且市場競爭也已經不僅局限在產品質量上的競爭，而是更加看重技術水平，技術人才和經濟實力等多方面綜合實力。所以，現代機械設計方法的優化和可靠性對于企業的發展也直觀重要。首先，機械可靠性設計方法可以直接反映產品組成部件的質量，也可以影響整個產品質量優劣。其次，優化設計可以借助最優化數值分析設計方案，選用一個最優設計方案。計算機輔助設計一種新的設計方法，可以幫助人們對產品進行設計和優化。穩健設計是一種面向產品質量、提高產品性能的新設計方法，已經得到重視和應用。

結語：綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，新成果和技術的不斷使用，讓機械設計產品，在設計上更具有科學合理性?；贛ATLAB的機械設計方法具有一定的優勢，可以將機械設計工作的產品質量和工作效率都有所提高。所以，設計工作人員需要重視機械設計軟件的利用，更積極運用MATLAB機械設計法，采取靈活多樣的解決方案來解決具體問題，使得機械技術能夠更加優越，并且在保證設計產品的質量基礎后，更加注重對于機械設計的創新。

參考文獻：

[1]曹保金.基于MATLAB的機械設計方法研究[D].西華大學，2010.

[2]王赫男.基于MATLAB的機械設計方法研究[J].佳木斯教育學院學報，2012，12：411+426.

[3]沈元元，于晨斯.基于Matlab的機械設計方法研究[J].科技創新導報，2015，18：63.

[4]周毅.基于MATLAB的機械設計方法分析[J].橡塑技術與裝備，2015，16：149-150.

[5]周智峰.基于MATLAB和VRML的凸輪機構虛擬設計研究與實現[D].山東大學，2005.

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