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MATLAB 在机械课程设计中的应用研究
代美泉(西安职业技术学院机电工程系)
摘要: 论文通过 MATLAB 在减速箱传动轴设计中的应用实例,探讨了
MATLAB 在机械课程设计中的应用方法和技巧,对运用计算机辅助软件完
成工科机械课程设计具有较好的参考价值。
关键词:机械设计 MATLAB 应用
0 引言
目前,工科类的高职院校在完成机械制图、工程力学、机械设计
等专业课程后,为了加强学生对基础理论课程的深入理解, 综合检
测学生的学习情况,总要安排 1~2 周的课程设计[1]。而在课程设计
中所进行的课题大多是围绕传动系统中轴的结构及强度设计展开,
由于时间短,工作量大,使得学生产生畏惧感、厌倦感,东拼西凑、东
抄西抄,应付了事,失去了搞课程设计的真正意义。
近年来,计算机技术的迅速发展及其在机械设计中的广泛应用,
使得机械设计越来越方便、快捷。针对高职教育的特点,笔者认为在
机械课程设计中应该尽可能多的利用计算机进行辅助设计,一是让
学生掌握现代化的设计理念,适应新形式下的职业需求;二是通过引
入相对较容易上手的软件,引起学生的兴趣,让学生自主地去学习
[2] [3]。经过详细的比较研究,笔者选择了功能全面且界面友好、人
机交互的软件———MATLAB[4]。
1 MATLAB 软件的特点
MATLAB 是“矩阵实验室(Matrix Laboratory)”的缩写,它是一
种以矩阵运算为基础的交互式程序语言,是专门针对科学和工程中
图传动轴系部件空间及对应平面受力图
计算和绘图的需求而开发的一种科学计算软件与其它计算机语言 1
。轴的空间受力图,根据空间力系的平面解析法,画出各平面及支
相比,其特点是使用方便,输入简捷,运算高效,内容丰富,并且很容 F
反力受力图以及轴上作用力偶的受力图;最后,根据各平面受力图,
易由用户自行扩展。
通过静力平衡方程,列出各参数的表达式。
2 应用研究
圆周力F = 2T
机械课程设计中的轴类零件大部分受空间力系作用,发生弯扭 t d
组合变形,而解决弯扭组合变形的轴强度设计问题对高职学生来说, 径向力 Fttanan
Fr=
相对复杂,其原因是计算量和作图量都极大下面就以减速箱传动轴 cosβ
。轴向力
零件的强度设计问题为例,来探讨在机械课程设计中的应 Fa=Fttanβ
MATLAB Ft
水平面支反力FAy=FBy=
用方法和技巧。 2
水平面弯矩 M =F L1
基于 Matlab 分析工程实际问题的基本步骤 Cy Ay 2
根据工程实际问题进行建模为工程结构或构件选择……
①编程
合适的简化平面,画出其平面简图;②确定研究对象,取分离体,画其
受力简图; 列平衡方程% 轴的设计计算(弯扭组合)
③。输入参数
编写 Matlab 程序①Matlab 程序编制方式:Matlab 程序%
编制的方式有两种方式:第一种是行命令方式,这就是在命令窗中一 sigmab=input(‘σb='); % 材料的强度极限值
行一行地输入程序,计算机每次对