MATLAB在機(jī)械課程設(shè)計中的應(yīng)用研究

1、MATLAB在機(jī)械課程設(shè)計中的應(yīng)用研究摘要：論文通過atlab在減速箱傳動軸設(shè)計中的應(yīng)用實例，討論了atlab在機(jī)械課程設(shè)計中的應(yīng)用方法和技巧，對運(yùn)用計算機(jī)輔助軟件完成工科機(jī)械課程設(shè)計具有較好的參考價值。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計atlab應(yīng)用0引言目前，工科類的高職院校在完成機(jī)械制圖、工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計等專業(yè)課程后，為了加強(qiáng)學(xué)生對根底理論課程的深化理解,綜合檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，總要安排12周的課程設(shè)計1。而在課程設(shè)計中所進(jìn)展的課題大多是圍繞傳動系統(tǒng)中軸的構(gòu)造及強(qiáng)度設(shè)計展開，由于時間短，工作量大，使得學(xué)消費(fèi)生畏懼感、厭倦感，東拼西湊、東抄西抄，應(yīng)付了事，失去了搞課程設(shè)計的真正意義。近年來，計算機(jī)技術(shù)的迅

2、速開展及其在機(jī)械設(shè)計中的廣泛應(yīng)用，使得機(jī)械設(shè)計越來越方便、快捷。針對高職教育的特點，筆者認(rèn)為在機(jī)械課程設(shè)計中應(yīng)該盡可能多的利用計算機(jī)進(jìn)展輔助設(shè)計，一是讓學(xué)生掌握現(xiàn)代化的設(shè)計理念，適應(yīng)新形式下的職業(yè)需求；二是通過引入相對較容易上手的軟件，引起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生自主地去學(xué)習(xí)23。經(jīng)過詳細(xì)的比擬研究，筆者選擇了功能全面且界面友好、人機(jī)交互的軟件atlab4。1atlab軟件的特點atlab是“矩陣實驗室atrixlabratry的縮寫，它是一種以矩陣運(yùn)算為根底的交互式程序語言，是專門針對科學(xué)和工程中計算和繪圖的需求而開發(fā)的一種科學(xué)計算軟件。與其它計算機(jī)語言相比，其特點是使用方便，輸入簡捷，運(yùn)算高效，

3、內(nèi)容豐富，并且很容易由用戶自行擴(kuò)展。2應(yīng)用研究機(jī)械課程設(shè)計中的軸類零件大局部受空間力系作用，發(fā)生彎扭組合變形，而解決彎扭組合變形的軸強(qiáng)度設(shè)計問題對高職學(xué)生來說，相對復(fù)雜，其原因是計算量和作圖量都極大。下面就以減速箱傳動軸零件的強(qiáng)度設(shè)計問題為例，來討論atlab在機(jī)械課程設(shè)計中的應(yīng)用方法和技巧。2.1基于atlab分析工程實際問題的根本步驟2.1.1根據(jù)工程實際問題進(jìn)展建模為工程構(gòu)造或構(gòu)件選擇適宜的簡化平面，畫出其平面簡圖；確定研究對象，取別離體，畫其受力簡圖；列平衡方程。2.1.2編寫atlab程序atlab程序編制方式：atlab程序編制的方式有兩種方式：第一種是行命令方式，這就是在命令窗中

4、一行一行地輸入程序，計算機(jī)每次對一行命令作出反響，像計算器那樣。這只能編簡單的程序，在入門時可以用這種方式。第二種是文件方式，當(dāng)程序稍復(fù)雜一些時，就把程序?qū)懗梢粋€由多行語句組成的文件，通過在atlab的命令窗中輸入文件名回車來執(zhí)行這個文件。atlab程序編制框架：atlab程序編制的框架分三局部：a數(shù)據(jù)輸入程序段。一般采用input函數(shù)輸入數(shù)據(jù)。其格式是zinput屏幕上顯示的提示信息。當(dāng)執(zhí)行該函數(shù)時，系統(tǒng)等待從鍵盤輸入數(shù)據(jù)后按回車鍵，輸入的數(shù)據(jù)就存入變量z中。b相關(guān)表達(dá)式編制程序段。把建模中的表達(dá)式按atlab規(guī)定格式進(jìn)展編制。此時的程序語句根本上與其數(shù)學(xué)表達(dá)式一致。結(jié)果數(shù)據(jù)輸出程序段。一般

5、采用fprintf函數(shù)輸出數(shù)據(jù)微。其格式是fprintf(屏幕上顯示的提示信息變量名=%數(shù)據(jù)輸出格式單位n,變量名)。在編寫程序時，在程序開場處先輸入條件給參數(shù)賦值，這樣得出的程序具有一定的普遍性，假設(shè)需要修改參數(shù)，只需修改頭幾行的數(shù)據(jù)即可。atlab程序運(yùn)行。2.2應(yīng)用舉例例：設(shè)計帶式輸送機(jī)減速器的輸出軸直徑。該軸傳遞功率為p=5k，轉(zhuǎn)速n=140r/in，齒輪分度圓直徑d=280，螺旋角=14，法向壓力角an=20。作用在右端聯(lián)軸器上的力f=380n，方向未定。l1=200，l2=150，載荷平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)。軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理。2.2.1建模首先，根據(jù)力學(xué)概念確定軸為研究對象。其次，

6、畫出軸的空間受力圖，根據(jù)空間力系的平面解析法，畫出各平面及f支反力受力圖以及軸上作用力偶的受力圖；最后，根據(jù)各平面受力圖，通過靜力平衡方程，列出各參數(shù)的表達(dá)式。圓周力徑向力軸向力程度面支反力程度面彎矩2.2.2編程%軸的設(shè)計計算彎扭組合%輸入?yún)?shù)sigab=input(b=);%材料的強(qiáng)度極限值sigabb=input(-1bb=);%材料的對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力p=input(p=);%軸傳遞的功率k%進(jìn)展計算將前面對應(yīng)的建模表達(dá)式輸入%齒輪上作用力的計算t=9.55*106*p/n;%齒輪所受的轉(zhuǎn)矩t=9.55106ft=2*t/d;%齒輪上作用的圓周力fr=ft*tan(alpha

7、n*hd)/s(beita*hd);%齒輪上作用的徑向力fa=ft*tan(beita*hd);%齒輪上作用的軸向力%輸出計算結(jié)果fprintf(軸的直徑dd=%3.3fn,dd)%輸出軸的直徑ddfprintf(程度面彎矩y=%3.3fnn,y)%輸出軸處的程度彎矩fprintf(垂直面彎矩z1=%3.3fnn,z1)%輸出軸處左側(cè)的垂直彎矩fprintf(垂直面彎矩z2=%3.3fnn,z2)%輸出軸處右側(cè)的垂直彎矩%軸的彎扭強(qiáng)度設(shè)計作圖%畫程度彎矩圖title(程度彎矩圖)%確定圖形的標(biāo)題xlabel(x)%確定x軸的標(biāo)簽ylabel(y)%確定y軸的標(biāo)簽x=0100202250;%給出

8、x軸的坐標(biāo)值y=0y00;%給出y軸的坐標(biāo)值figure(1);%圖形排序plt(x,y,*,x,y,-b)%繪制曲線是實線，藍(lán)色hldn%保持當(dāng)前圖形2.2.3運(yùn)行結(jié)果atlab輸出的計算結(jié)果和如圖3atlab輸出的程度彎矩圖、垂直彎矩圖、f力作用下的彎矩圖、扭矩圖及合成彎矩圖。通過上述編制的程序段和相應(yīng)的程序語句的說明，我們可以看出atlab編程特點，只要掌握的輸入輸出語句的固定格式，對于中間的表達(dá)式的輸入，形式根本上類似于數(shù)學(xué)符號的直接應(yīng)用。不用過多的去記憶大量程序指令，使編程易于上手完成。3結(jié)論atlab軟件具有強(qiáng)大的計算、繪圖及仿真功能，把它應(yīng)用于工科機(jī)械課程設(shè)計中，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨立考慮問題的才能，還能真正讓學(xué)生掌握一些現(xiàn)代化的設(shè)計手段。atlab軟件簡單易學(xué)、方便快捷，希望它能在職業(yè)院校中也真正地廣泛開展起來，促進(jìn)現(xiàn)代高職教育的教學(xué)思想和教學(xué)形式的改革創(chuàng)新。參考文獻(xiàn)：1柴鵬飛.機(jī)械設(shè)計根底.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.203206.2朱艷英，陳月娥等.理論力學(xué)