周毅

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

基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法分析

Mechanical design method analysis based on MATLAB

周毅

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

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

MATLAB；機(jī)械設(shè)計(jì)方法；運(yùn)用

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

1 基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法闡述

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

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

2 基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)

就實(shí)際情況而言，基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法顯然得到了廣泛地應(yīng)用。而究其原因，則是因?yàn)樵摲椒ň哂卸喾矫娴膬?yōu)點(diǎn)。首先，在機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程中，需要完成對(duì)一系列數(shù)學(xué)矩陣的運(yùn)算。而MATLAB軟件具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，所以運(yùn)用該種設(shè)計(jì)方法可以使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率得到提高。其次，在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員需要解決復(fù)雜的工業(yè)設(shè)計(jì)問題和工程設(shè)計(jì)問題。而MATLAB軟件具有程序設(shè)計(jì)、圖形研究和數(shù)據(jù)分析等多種功能，可以幫助設(shè)計(jì)人員更好地解決機(jī)械設(shè)計(jì)難題。再者，運(yùn)用基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，可以對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行仿真，繼而幫助設(shè)計(jì)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(jì)人員則能夠較好地完成設(shè)計(jì)的優(yōu)化，繼而設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。此外，相較于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法操作簡(jiǎn)便，并且不需要在圖紙上進(jìn)行圖形的反復(fù)修改。因此，基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法顯然具有較高的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

3 基于MATLAB機(jī)械設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用

基于MATLAB機(jī)械設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，可以幫助設(shè)計(jì)者完成機(jī)械產(chǎn)品一整套設(shè)計(jì)程序的編寫，并合理的實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。而在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)者需要直接運(yùn)用的就是MATLAB的主程序，同時(shí)其余環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)也離不開這一主程序。

首先，在設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)指令編寫以及操作控制都需要使用MATLAB語(yǔ)言，而這種語(yǔ)言則是MATLAB高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。所以，在應(yīng)用該語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)值計(jì)算或程序編寫時(shí)，都要在MATLAB主程序中完成［2］。具體來講，就是設(shè)計(jì)者需要編寫并存儲(chǔ)程序文件，并在主程序中進(jìn)行文件的運(yùn)行，繼而獲得預(yù)期的設(shè)計(jì)結(jié)果。

其次，設(shè)計(jì)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(jì)程序中運(yùn)用這些函數(shù)和文件。同時(shí)，很多具有全面功能的程序包也在這一環(huán)境中，而設(shè)計(jì)者則可以利用這些工具包完成設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)化。

再者，在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)者需要完成大量數(shù)據(jù)的精確計(jì)算。而利用MATLAB主程序則可以完成對(duì)數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)的調(diào)用，繼而避免設(shè)計(jì)者花費(fèi)大量的精力編寫計(jì)算程序。因?yàn)椋瑪?shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)中包含了多種數(shù)學(xué)函數(shù)，設(shè)計(jì)者只要直接調(diào)用函數(shù)就可以完成對(duì)數(shù)值的計(jì)算。

此外，在設(shè)計(jì)圖形的處理方面，利用該設(shè)計(jì)方法可以較為輕松的完成圖形處理。因?yàn)椋琈ATLAB本身具有很強(qiáng)的圖形處理功能。設(shè)計(jì)者只需要將代碼和程序完整輸入，計(jì)算機(jī)就可以生成目標(biāo)圖形。就目前來看，利用該設(shè)計(jì)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(dá)相應(yīng)的機(jī)器指令。

4 結(jié)論

總之，只有采用更為科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，才能夠較好的達(dá)成機(jī)械設(shè)計(jì)的目標(biāo)。而基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法則有著一定的優(yōu)越性，可以使機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)［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(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)課程改革探索［J］. 安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2014，02：109～110.

圖4 成品

5 結(jié)束語(yǔ)

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(yùn)用Creo設(shè)計(jì)橡膠模具，可利用其“參數(shù)化柔性設(shè)計(jì)”對(duì)從零件到模具的整個(gè)周期進(jìn)行調(diào)整。譬如：產(chǎn)品零件外形、尺寸的改進(jìn)可方便進(jìn)行；分型面創(chuàng)建可隨時(shí)進(jìn)行更改且即時(shí)模擬，以便進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、對(duì)比；對(duì)于溢膠槽及跑膠槽的位置、尺寸設(shè)計(jì)可通過模具的三維裝配關(guān)系，直觀明了地對(duì)照比較，選擇更優(yōu)方案；可進(jìn)行各種分析檢查，為設(shè)計(jì)的安全性、合理性提供保證。利用Creo進(jìn)行橡膠模具設(shè)計(jì)，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(jì)和制造成本。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 楊清芝. 實(shí)用橡膠工藝學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］ 方紹芬. 橡膠工程師手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［3］ 張秀英. 橡膠模具設(shè)計(jì)方法與實(shí)例.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［4］ 吳生緒. 橡膠模具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［5］ 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì). 橡膠模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.北京：機(jī)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(jì)實(shí)例精解.北京：機(jī)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(xué)，現(xiàn)為鎮(zhèn)江藍(lán)舶工程科技有限公司機(jī)械設(shè)計(jì)部及研究生工作站負(fù)責(zé)人，致力于路橋相關(guān)設(shè)備研發(fā)，完成多項(xiàng)省、市級(jí)科研項(xiàng)目，成功研發(fā)懸索橋主纜工作（檢修）車等裝備，獲十多項(xiàng)發(fā)明專利。

2015-07-08