基于matlab的机械设计方法研究

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1、西华大学硕士学位论文(4)计算机辅助设计计算机辅助设计(Computer加dedDesi皿，简称CAD)是一种计算机硬、软件系统，辅助人们对产品或工程进行设计的方法和技术，包括设计、绘图、工程分析与文档制作等设计活动，它是一种新的设计方法，也是一门多学科综合应用新技术。从方法学角度看，CAD采用计算机工具完成设计的全过程，包括概念设计、初步设计和详细设计。(5)模糊优化设计模糊优化方法与常规优化方法的不同在于设计变量、目标函数及约束条件中考虑了种种模糊因素。在机械设计及工艺中所要考虑的因素，主要是零件的强度、断面形状及尺寸、材料的机械性质、载荷工况、热

2、处理工艺、加工工艺等。此外，还必须考虑结构及工艺的经济实用，安全可靠以及人文因素，如政治影响、经济政策环境条件及市场情况等，而这些因素大多具有比较强烈的模糊性。因此，在机械工程中的优化问题，大都要涉及到各种模糊因素，就构成了机械的模糊优化问题。在提出模糊理论之前的时期，人们由于缺乏处理模糊概念的相应方法理论和手段，就把许多本来是模糊的量，人为地看作确定的量，在普通的优化设计中忽略了客观存在的模糊性，使得设计变量和目标函数不能达到应有的取值范围，往往会漏掉真正的优化方案，甚至会带来一些矛盾的结果。现在，掌握了处理模糊概念的方法和手段，就应该在设计问题时根

3、据实际情况处理那些模糊性的因素，使设计更加符合客观实际，取得更好的设计效果。所以，在结构优化中应用模糊优化方法十分重要。(6)稳健设计稳健设计是一种面向产品质量、提高产品性能稳健性的新的设计方法，已经在电子、机械和大规模复杂工程系统的多学科设计等诸多领域得到重视和应用。目前的稳健设计方法大体上可分成两类【12’13】：第一类以经验或半经验设计为基础，如田口方法、响应面法、双响应面法、广义模型法等，属传统的稳健设计方法；第二类与优化技术相结合，主要有容差模型法、容差多面体法、随机模型法、灵敏度法、基于成本质量模型的混合稳健设计等，称现代稳健优化设计方法。

4、现在，随着科学技术的快速发展，新理论成果和技术的不断出现，各种学科的交叉综合应用，使得产品设计更具有科学合理性，科技含量和性能价格比不断提高。竞争已经不仅是企业之间的产品竞争，而是演变为世界范围内科技人员、技术水平、经济实力等各方面的竞争。企业要想在激烈的市场竞争和不断变化的产品需求中保有市场占有率，就必须改进设计思想方法，应用先进的现代机械设计制造技术提高产品质量、降低产品成本、提高生产率，走集约化、科技化的生产路线，生产出符合广大客户需求的高科技产品。这也是现代设计的主要发展方向之一。具体表现为以下几个方面【14】：基于MAllAB的机械设计方法研

5、究①设计要求由单一目标向多目标转化；②设计对象由单机化走向系统集成；③设计所涉及的领域由单一领域走向多个领域；④设计工作的人员从单人走向团队协作，对设计人员的设计思想要求更加严格；⑤产品设计由自由发展走向有计划的发展；⑥设计要注重长期实用性：⑦绿色设计、智能性的产品设计更加突出。6西华大学硕士学位论文2MATLAB语言及其工具箱简介2．1MATLAB介绍MATLAB是MathW

6、0rks公司于1984年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、程序设计、信号处理和图形显示于一体，可方便地应用于数学计算，算法开发、数据采集、自动控制

7、、图像图形处理、机械设计、系统建模和仿真、数据分析和可视化、科学和工程绘图、应用软件开发等方面【”】。工程技术人员通过使用MATLAB提供的工具箱，可以高效的求解复杂的工程问题，并可以对系统进行动态仿真，用强大的图形功能对数值计算结果进行显示。其中优化工具箱应用包括：线性、非线性最小化，约束、无约束优化，方程求解，曲线拟合，二次规划等问题中大型课题的求解方法，特别是为优化方法在工程中的实际应用提供了简单、快捷的途径。MATLAB还具有简单易学、代码短小高效、计算功能强大、图形表达功能强大、交互性、可扩展性能好，调试方便等优点【l们。使其成为现在应用最为

8、广泛、最具影响力的可视化软件之一。2．2MATLAB的组成与应用MATLAB的一个重要特色就是它有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。MATL墟主要由MATLAB主程序、Simulinl【动态仿真系统和功能各异的MATLAB工具箱三大部分组成。MATLAB主程序系统有5个主要部分组成【15'17】：MATLAB语言、开发环境、MATLAB数学函数库、图形处理和应用程序接口五个部分：(1)MATLAB语言。可简称为M语言。这是一个高级的矩阵、阵列语言，它包括流程控制语句、函数、数据结构、输入、输出和面向对象编程方式的高级矩阵、数组语言，该

9、语言能够通过与其它MATLAB系统组成部分之间的交互来完成非常复杂的计算任务。用户可以在命令窗