基于MATLAB的机械设计方法分析

王锋 胡建冬

【摘要】随着经济社会的不断发展，计算机技术的巨大进步。机械设计软件开发技术，基于MATLAB的数学计算机软件机械设计方法的运用，使其发挥了设计周期短和效率高等一些优势。该本文主要是对MATLAB的机械设计方法进行了分析。机械设计基于在MATLAB的技术支持下，以期能够取得突破和发展。

【关键词】MATLAB；机械设计分析

前言：机械制造的核心部分就是机械设计。机械设计直接影响着机械产品的性能，外观和功能等等部分。并且，也是机械产品质量的重要保障。从另外一个层面来说，机械设计还关系着整个企业的生存与发展，甚至是拖动我国机械制造行业可以向前发展的主要推动力。所以，如何把握好机械设计的主要环节，如何基于MATLAB是机械设计方法来进一步实现产品质量的提升，是本篇文章讨论的重点。

一.MATLAB介绍

MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化的软件。它的很多优势和性能，比如：程序设计、信号处理、图像图形处理、机械设计等等诸多方面[1]。

工程技术人员可以通过使用MATLAB提供的工具箱，便可以找到很多复杂的工程问题的解决方法。此外，MATLAB还可以对系统功能进行动态仿真。工具箱的主要优势是可以提供一些诸如非线性最小化、无约束优化，方程求解，曲线拟合，二次规划等等大型问题的求解方案。这种强大的优势可以使得，其为工程中的实际应用和操作都提供了简单的解决方法。MATLAB非常的简单，容易掌握。MATLAB的计算功能和图形表达功能都非常强大，是现在应用最广泛，影响力也很大的可视化软件其中之一[2]。

二.MATLAB的组成与应用

MATLAB主要是由MATLAB的主程序、Simulink动态仿真系统以及MATLAB工具箱这三部分组成的。MATLAB的重要特色是程序扩展系统和功能各异的工具箱应用程序。此外，MATLAB的主程序系统是由五个部分组成的，具体如下：

首先是MATLAB语言，它是一个包括流程控制语句、函数、数据结构、面向对象编程方式的高级矩阵。MATLAB语言能够通过交互来完成非常复杂的计算任务。

其次是MATLAB的开发环境。MATLAB开发环境主要是帮助用户使用MATLAB函数和文件工具，方便用户使用MATLAB的函数和文件。包括MATLAB桌面，命令窗口、浏览器、路径等[3]。

然后是MATLAB数学函数库。其收集了非常多的基本函数或是复杂函数的计算法。这可以解决各类开发人员会用的所有函数。计算方便、又能节省大量时间。

再次是图形处理。MATLAB是一个很强大的工具软件，处理图形、图像的能力非常强，并且操作简单，功能齐全，在图形处理上十分高效。

最后是应用程序接口。应用程序接口通过编写其它的程序可以扩充计算和图形能力。

三. 基于MATLAB机械设计方法的运用

MATLAB的编程环境简单，程序语言容易，科学计算和数据处理能力和图形处理功能强大。在各行各业中，都得到了广泛的应用。目前，国际上的很多工程技术人员都将其作为工程的标准指导工具。

首先，在应用MATLAB进行程序编写或是数值计算时，需要编写并且储存文件程序，并在MATLAB是主程序上运行这个编写的文件，这样可以获得技术设计员对于设计结果的一些预期效果。

然后，基于MATLAB的机械设计方面具有十分强大的图形处理和仿真能力，使得机械设计工作人员实现了图像界面的设计转化，充分的发挥了机械设计的开发环境功能。使设计者能够保存MATLAB文件，然后充分的发挥计算机主程序，使得主程序很好的被利用，实现机械优化设计的命令窗口。让开发人员很好的使用程序输入功能，在稳定的操作环境下进行机械设计开发[4]。

再次，由于机械设计者要在工作时完成大量的计算，并且要求计算结果要精确。所以，MATLAB的使用可以精确的完成大量的数字计算。这就可以利用数学函数库来编写计算机程序。数学函数可中有很对中数学函数，而设计者只需要直接调用函数就可以完成数值计算。

最后，基于MATLAB自身有很强大的图形图片的处理功能。所以在设计图形时，设计者只需要把代码和程序输入后，计算机就可以轻松的形成预定设计的三维立体或是平面图形。这位设计者的工作提供了很大的便利，并且如果需要修改时，只需要再次输入相应的程序命令，那么就可以完成图像的修改[5]。

由于MATLAB原理广泛的用于机械的优化设计中来，所以其具备良好的语言指导功能和可靠性。技术人员科学合理的运用个性化的工具箱，严格按照扩产程序是开发人员对于实现机械设计整体运行程序可靠缜密的必要前提。机械设计应该充分发挥MATLAB的主程序，运行环境和运行接口。合理的调用函数，来对设计过程需要的缜密计算的数字，来精确的计算出数据指令。这样可以更加好的控制机械设计的流程，做好输入和输出的操作控制工作[6]。

四. 基于MATLAB机械设计方法运用的发展趋势

现代机械产品设计和制造技术，融入了最新的科技成果，最新科学成就。而且市场竞争也已经不仅局限在产品质量上的竞争，而是更加看重技术水平，技术人才和经济实力等多方面综合实力。所以，现代机械设计方法的优化和可靠性对于企业的发展也直观重要。首先，机械可靠性设计方法可以直接反映产品组成部件的质量，也可以影響整个产品质量优劣。其次，优化设计可以借助最优化数值分析设计方案，选用一个最优设计方案。计算机辅助设计一种新的设计方法，可以帮助人们对产品进行设计和优化。稳健设计是一种面向产品质量、提高产品性能的新设计方法，已经得到重视和应用。

结语：综上所述，随着科学技术的不断发展，新成果和技术的不断使用，让机械设计产品，在设计上更具有科学合理性。基于MATLAB的机械设计方法具有一定的优势，可以将机械设计工作的产品质量和工作效率都有所提高。所以，设计工作人员需要重视机械设计软件的利用，更积极运用MATLAB机械设计法，采取灵活多样的解决方案来解决具体问题，使得机械技术能够更加优越，并且在保证设计产品的质量基础后，更加注重对于机械设计的创新。

参考文献：

[1]曹保金.基于MATLAB的机械设计方法研究[D].西华大学，2010.

[2]王赫男.基于MATLAB的机械设计方法研究[J].佳木斯教育学院学报，2012，12：411+426.

[3]沈元元，于晨斯.基于Matlab的机械设计方法研究[J].科技创新导报，2015，18：63.

[4]周毅.基于MATLAB的机械设计方法分析[J].橡塑技术与装备，2015，16：149-150.

[5]周智峰.基于MATLAB和VRML的凸轮机构虚拟设计研究与实现[D].山东大学，2005.

作者简介：王锋（1983-09），男，汉族，江西进贤人，工程师，硕士，研究方向：工艺技术