基于MATLAB的機械設計方法探討

鄭健　曹駿??

摘要：隨著社會經濟的發展，科學技術水平逐漸提升，在機械設計軟件開發方面得到了顯著的發展和壯大，極大的促進了社會中各行各業的發展。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展之下，機械設計行業也得到顯著的壯大，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是科技和人才的競爭，社會中各行各業都在積極與新型信息技術相結合，從而實現自身的發展。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以及軟件進行的，在二十世紀六十年代，基于MATLAB的機械優化設計被發明出來，其能夠實現計算機應用設計與MATLAB原理的有機結合，對機械工程的方案設計提供了重要的參考作用。軟件開發人員應對機械產品的型號、大小、幾何圖形等信息進行充分掌握，并對環境條件、載荷等充分利用，進而提升設計的整體水平和標準，為編程系統的高效運轉提供較大的支持。同時，機械設計人員還應根據實際情況，科學合理的選擇設計變量，嚴格按照規定的要求實現設計方法的最優化。

1.2 機械設計與MATLAB之間的特點與聯系

MATLAB屬于一種包含數據結構、控制語句以及對象編程的高級陣列語言，要求軟件開發人員在進行設計時需要對輸入和輸出系統進行嚴格的控制，能夠對用戶的操作起到指引作用，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，能夠對科學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試器，能夠以最佳的路徑為用戶提供所需信息，從而保障調試系統的有序運行[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勢。為了能夠凸顯MATLAB整體的運行程序以及設計環節，技術人員應將個性化工具箱的功能充分的發揮出來，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，利用函數設計進行計算機數據指令的就計算，使得軟件開發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 在機械設計開發中的應用

MATLAB在開發環境中可以通過使用目標函數和文件工具的方式實現，這樣做將能夠充分符合使用者對機械設計的需求，對函數庫中的文件工具和目標函數進行充分利用，轉化用戶界面的圖形，使軟件開發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環境，使MATLAB文件能夠實現快速保存，將計算機中的主程序功能得到顯著發揮，對設計結果產生較大的有利影響。同時，還有利于主程序更好實現機械優化設計命令窗口，使執行同步輸入結果功能發揮到極致，進而開拓出一個安全、穩定的機械設計環境。

2.3 在函數庫及圖形處理中的應用

在MATLAB中數學函數庫的主要作用是能夠進行操作系統和數值計算的可視化操作，能夠集多種函數于一體進行數學運算。設計者在進行系統設計時，應事先存儲多個相關數據，這樣做能夠進一步保障數值計算的精準度。同時，當軟件開發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學函數的隨時調用，也函數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功能，能夠對圖形代碼以及操作程序等進行直觀的展現，自主生成目標圖形，對機械工作人員的效率和質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，使整體設計結構能夠更加鮮明，這樣做有利于對設計結構以及運行改造的精簡化處理，同時還可以充分調動主程序中的窗口，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化，再根據系統的提示點擊“下一步”按鈕，進入到子窗口程序中進行后續操作[2]。

3 結語

綜上所述，要想使機械制造產品的質量和效率得到顯著提升，則要求軟件開發人員能夠重視機械設計環節的重要性。隨著科學技術的發展，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出多元化趨勢。軟件開發過程中，應注意程序的特性以及應用范圍，并且應加強對初始數據以及參數的設置和選擇。當設計開發過程中出現問題時，可以利用MATLAB中的優化工具箱進行解決，從而實現機械設計的優化和創新。

參考文獻：

[1]曾濤.基于Web的現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