MATLAB在机械课程设计中的应用研究

1、MATLAB在机械课程设计中的应用研究摘要：论文通过atlab在减速箱传动轴设计中的应用实例，讨论了atlab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atlab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，为了加强学生对根底理论课程的深化理解,综合检测学生的学习情况，总要安排12周的课程设计1。而在课程设计中所进展的课题大多是围绕传动系统中轴的构造及强度设计展开，由于时间短，工作量大，使得学消费生畏惧感、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

2、速开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展辅助设计，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23。经过详细的比拟研究，笔者选择了功能全面且界面友好、人机交互的软件atlab4。1atlab软件的特点atlab是“矩阵实验室atrixlabratry的缩写，它是一种以矩阵运算为根底的交互式程序语言，是专门针对科学和工程中计算和绘图的需求而开发的一种科学计算软件。与其它计算机语言相比，其特点是使用方便，输入简捷，运算高效，

3、内容丰富，并且很容易由用户自行扩展。2应用研究机械课程设计中的轴类零件大局部受空间力系作用，发生弯扭组合变形，而解决弯扭组合变形的轴强度设计问题对高职学生来说，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零件的强度设计问题为例，来讨论atlab在机械课程设计中的应用方法和技巧。2.1基于atlab分析工程实际问题的根本步骤2.1.1根据工程实际问题进展建模为工程构造或构件选择适宜的简化平面，画出其平面简图；确定研究对象，取别离体，画其受力简图；列平衡方程。2.1.2编写atlab程序atlab程序编制方式：atlab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

4、一行一行地输入程序，计算机每次对一行命令作出反响，像计算器那样。这只能编简单的程序，在入门时可以用这种方式。第二种是文件方式，当程序稍复杂一些时，就把程序写成一个由多行语句组成的文件，通过在atlab的命令窗中输入文件名回车来执行这个文件。atlab程序编制框架：atlab程序编制的框架分三局部：a数据输入程序段。一般采用input函数输入数据。其格式是zinput屏幕上显示的提示信息。当执行该函数时，系统等待从键盘输入数据后按回车键，输入的数据就存入变量z中。b相关表达式编制程序段。把建模中的表达式按atlab规定格式进展编制。此时的程序语句根本上与其数学表达式一致。结果数据输出程序段。一般

5、采用fprintf函数输出数据微。其格式是fprintf(屏幕上显示的提示信息变量名=%数据输出格式单位n,变量名)。在编写程序时，在程序开场处先输入条件给参数赋值，这样得出的程序具有一定的普遍性，假设需要修改参数，只需修改头几行的数据即可。atlab程序运行。2.2应用举例例：设计带式输送机减速器的输出轴直径。该轴传递功率为p=5k，转速n=140r/in，齿轮分度圆直径d=280，螺旋角=14，法向压力角an=20。作用在右端联轴器上的力f=380n，方向未定。l1=200，l2=150，载荷平稳，单向运转。轴的材料为45钢调质处理。2.2.1建模首先，根据力学概念确定轴为研究对象。其次，

6、画出轴的空间受力图，根据空间力系的平面解析法，画出各平面及f支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，通过静力平衡方程，列出各参数的表达式。圆周力径向力轴向力程度面支反力程度面弯矩2.2.2编程%轴的设计计算弯扭组合%输入参数sigab=input(b=);%材料的强度极限值sigabb=input(-1bb=);%材料的对称循环状态下的许用弯曲应力p=input(p=);%轴传递的功率k%进展计算将前面对应的建模表达式输入%齿轮上作用力的计算t=9.55*106*p/n;%齿轮所受的转矩t=9.55106ft=2*t/d;%齿轮上作用的圆周力fr=ft*tan(alpha

7、n*hd)/s(beita*hd);%齿轮上作用的径向力fa=ft*tan(beita*hd);%齿轮上作用的轴向力%输出计算结果fprintf(轴的直径dd=%3.3fn,dd)%输出轴的直径ddfprintf(程度面弯矩y=%3.3fnn,y)%输出轴处的程度弯矩fprintf(垂直面弯矩z1=%3.3fnn,z1)%输出轴处左侧的垂直弯矩fprintf(垂直面弯矩z2=%3.3fnn,z2)%输出轴处右侧的垂直弯矩%轴的弯扭强度设计作图%画程度弯矩图title(程度弯矩图)%确定图形的标题xlabel(x)%确定x轴的标签ylabel(y)%确定y轴的标签x=0100202250;%给出

8、x轴的坐标值y=0y00;%给出y轴的坐标值figure(1);%图形排序plt(x,y,*,x,y,-b)%绘制曲线是实线，蓝色hldn%保持当前图形2.2.3运行结果atlab输出的计算结果和如图3atlab输出的程度弯矩图、垂直弯矩图、f力作用下的弯矩图、扭矩图及合成弯矩图。通过上述编制的程序段和相应的程序语句的说明，我们可以看出atlab编程特点，只要掌握的输入输出语句的固定格式，对于中间的表达式的输入，形式根本上类似于数学符号的直接应用。不用过多的去记忆大量程序指令，使编程易于上手完成。3结论atlab软件具有强大的计算、绘图及仿真功能，把它应用于工科机械课程设计中，不但可以激发学生的学习兴趣，培养学生独立考虑问题的才能，还能真正让学生掌握一些现代化的设计手段。atlab软件简单易学、方便快捷，希望它能在职业院校中也真正地广泛开展起来，促进现代高职教育的教学思想和教学形式的改革创新。参考文献：1柴鹏飞.机械设计根底.北京：机械工业出版社，2022.203206.2朱艳英，陈月娥等.理论力学