王鋒 胡建冬

【摘要】隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)的巨大進步。機械設(shè)計軟件開發(fā)技術(shù)，基于MATLAB的數(shù)學(xué)計算機軟件機械設(shè)計方法的運用，使其發(fā)揮了設(shè)計周期短和效率高等一些優(yōu)勢。該本文主要是對MATLAB的機械設(shè)計方法進行了分析。機械設(shè)計基于在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；機械設(shè)計分析

前言：機械制造的核心部分就是機械設(shè)計。機械設(shè)計直接影響著機械產(chǎn)品的性能，外觀和功能等等部分。并且，也是機械產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障。從另外一個層面來說，機械設(shè)計還關(guān)系著整個企業(yè)的生存與發(fā)展，甚至是拖動我國機械制造行業(yè)可以向前發(fā)展的主要推動力。所以，如何把握好機械設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，如何基于MATLAB是機械設(shè)計方法來進一步實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)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(shù)值計算和可視化的軟件。它的很多優(yōu)勢和性能，比如：程序設(shè)計、信號處理、圖像圖形處理、機械設(shè)計等等諸多方面[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還可以對系統(tǒng)功能進行動態(tài)仿真。工具箱的主要優(yōu)勢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。這種強大的優(yōu)勢可以使得，其為工程中的實際應(yīng)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(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(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο缶幊谭绞降母呒壘仃嚒ATLAB語言能夠通過交互來完成非常復(fù)雜的計算任務(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)的計算法。這可以解決各類開發(fā)人員會用的所有函數(shù)。計算方便、又能節(jié)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(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充計算和圖形能力。

三. 基于MATLAB機械設(shè)計方法的運用

MATLAB的編程環(huán)境簡單，程序語言容易，科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理能力和圖形處理功能強大。在各行各業(yè)中，都得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國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進行程序編寫或是數(shù)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(shù)設(shè)計員對于設(shè)計結(jié)果的一些預(yù)期效果。

然后，基于MATLAB的機械設(shè)計方面具有十分強大的圖形處理和仿真能力，使得機械設(shè)計工作人員實現(xiàn)了圖像界面的設(shè)計轉(zhuǎn)化，充分的發(fā)揮了機械設(shè)計的開發(fā)環(huán)境功能。使設(shè)計者能夠保存MATLAB文件，然后充分的發(fā)揮計算機主程序，使得主程序很好的被利用，實現(xiàn)機械優(yōu)化設(shè)計的命令窗口。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)境下進行機械設(shè)計開發(fā)[4]。

再次，由于機械設(shè)計者要在工作時完成大量的計算，并且要求計算結(jié)果要精確。所以，MATLAB的使用可以精確的完成大量的數(shù)字計算。這就可以利用數(shù)學(xué)函數(shù)庫來編寫計算機程序。數(shù)學(xué)函數(shù)可中有很對中數(shù)學(xué)函數(shù)，而設(shè)計者只需要直接調(diào)用函數(shù)就可以完成數(shù)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(shè)計圖形時，設(shè)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(yù)定設(shè)計的三維立體或是平面圖形。這位設(shè)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(yīng)的程序命令，那么就可以完成圖像的修改[5]。

由于MATLAB原理廣泛的用于機械的優(yōu)化設(shè)計中來，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)合理的運用個性化的工具箱，嚴格按照擴產(chǎn)程序是開發(fā)人員對于實現(xiàn)機械設(shè)計整體運行程序可靠縝密的必要前提。機械設(shè)計應(yīng)該充分發(fā)揮MATLAB的主程序，運行環(huán)境和運行接口。合理的調(diào)用函數(shù)，來對設(shè)計過程需要的縝密計算的數(shù)字，來精確的計算出數(shù)據(jù)指令。這樣可以更加好的控制機械設(shè)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(shè)計方法運用的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計和制造技術(shù)，融入了最新的科技成果，最新科學(xué)成就。而且市場競爭也已經(jīng)不僅局限在產(chǎn)品質(zhì)量上的競爭，而是更加看重技術(shù)水平，技術(shù)人才和經(jīng)濟實力等多方面綜合實力。所以，現(xiàn)代機械設(shè)計方法的優(yōu)化和可靠性對于企業(yè)的發(fā)展也直觀重要。首先，機械可靠性設(shè)計方法可以直接反映產(chǎn)品組成部件的質(zhì)量，也可以影響整個產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣。其次，優(yōu)化設(shè)計可以借助最優(yōu)化數(shù)值分析設(shè)計方案，選用一個最優(yōu)設(shè)計方案。計算機輔助設(shè)計一種新的設(shè)計方法，可以幫助人們對產(chǎn)品進行設(shè)計和優(yōu)化。穩(wěn)健設(shè)計是一種面向產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品性能的新設(shè)計方法，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，讓機械設(shè)計產(chǎn)品，在設(shè)計上更具有科學(xué)合理性?；贛ATLAB的機械設(shè)計方法具有一定的優(yōu)勢，可以將機械設(shè)計工作的產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率都有所提高。所以，設(shè)計工作人員需要重視機械設(shè)計軟件的利用，更積極運用MATLAB機械設(shè)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(shù)能夠更加優(yōu)越，并且在保證設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量基礎(chǔ)后，更加注重對于機械設(shè)計的創(chuàng)新。

參考文獻：

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

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

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

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

[5]周智峰.基于MATLAB和VRML的凸輪機構(gòu)虛擬設(shè)計研究與實現(xiàn)[D].山東大學(xué)，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(shù)