本書共7章。第1章通過兩個(gè)案例，介紹MATLAB App Designer一些基本概念和知識(shí)。第2章通過六個(gè)案例，介紹一些常見機(jī)械機(jī)構(gòu)APP詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。第3章 通過六個(gè)案例，介紹與齒輪設(shè)計(jì)有關(guān)的APP詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。第4章通過三個(gè)案例，介紹與凸輪設(shè)計(jì)有關(guān)的APP詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。第5章通過七個(gè)案例，介紹與軸系部件設(shè)計(jì)有關(guān)的APP詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。第6章通過五個(gè)案例，介紹與機(jī)械振動(dòng)有關(guān)的APP詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。第7章通過四個(gè)案例，介紹與其它機(jī)械有關(guān)的APP詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。
本書適用于工程職業(yè)技術(shù)院校學(xué)生/理工科院校學(xué)生/研究生/工程技術(shù)人員。
The MathWork公司的MATLAB一直是國際科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用和影響最為廣泛的三大計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)語言之一(其他兩種語言分別為Mathematica和Maple)。從某種意義上講,在純數(shù)學(xué)以外的領(lǐng)域中,MATLAB語言有著其他兩種數(shù)學(xué)語言無法媲美的極其廣泛的適用范圍優(yōu)勢。本書的第一作者第一次接觸MATLAB語言是在德國布倫瑞克工業(yè)大學(xué)(20世紀(jì)90年代)做高級(jí)訪問學(xué)者期間,當(dāng)時(shí)國內(nèi)的很多教師和學(xué)生對(duì)MATLAB語言還比較陌生。如今,在國內(nèi)的各類高職高專和理工科院校,MATLAB語言已是很多專業(yè)教師和本專科學(xué)生在進(jìn)行數(shù)字化計(jì)算、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化仿真、專業(yè)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì),以及許多在讀博士、碩士做科學(xué)研究和撰寫學(xué)術(shù)論文時(shí)的首選專業(yè)工具軟件。
MATLAB語言除了可用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算外,還可用于各種學(xué)科和專業(yè)領(lǐng)域中。不僅可用于自然科學(xué),甚至還可用于人文科學(xué)。同時(shí),它還具有功能強(qiáng)大的工具箱(由全世界的各學(xué)界精英為工具箱提供最準(zhǔn)確、最實(shí)用和最高效的應(yīng)用程序)。一些基礎(chǔ)性和通用性的處理程序都已包含在工具箱中,甚至一些最新的專業(yè)技術(shù)(例如AI技術(shù)),在MATLAB語言的主界面上都可以找到其App應(yīng)用程序。這樣就不需要軟件的使用者去從事專門的算法研究和編制復(fù)雜的通用程序,因?yàn)檫@些原本就是數(shù)學(xué)家和軟件工程師的工作,從而大大節(jié)省了非數(shù)學(xué)和非計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域工程技術(shù)人員耗費(fèi)在此方面的時(shí)間。對(duì)于他們來說,只需要思考和研究怎么利用工具箱或App應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)自己的原始設(shè)想和算法,從而快速有效地完成數(shù)字化計(jì)算、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化仿真和科技創(chuàng)新工作。
在書店和圖書館里,雖然關(guān)于MATLAB語言和MATLAB GUI的書籍汗牛充棟,但是有關(guān)介紹MATLAB App Designer的書籍卻比較少,特別是介紹將MATLAB App Designer應(yīng)用在機(jī)械工程領(lǐng)域進(jìn)行專業(yè)案例App 設(shè)計(jì)的書籍更是罕見。其中首要的原因也許是MATLAB語言的更新速度(每年升級(jí)兩次)太快,其次也許是計(jì)算機(jī)專業(yè)人士不太熟悉具體的工程專業(yè)工作,而具體的工程專業(yè)技術(shù)人員又不熟悉MATLAB GUI編程方法所致。2020年疫情期間,陸爽教授與蔣永華教授一起探討了專業(yè)課程數(shù)字化與教學(xué)深度融合問題,并針對(duì)目前國內(nèi)工科領(lǐng)域本�？平虒W(xué)缺少課程數(shù)字化App設(shè)計(jì)案例參考教材的現(xiàn)狀,把近十幾年來在機(jī)械工程專業(yè)多種(門)課程教學(xué)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì),以及指導(dǎo)博、碩士研究生過程中積累的MATLAB GUI數(shù)字化應(yīng)用案例編輯整理,并采用最新版本MATLAB GUI即App Designer編撰出來,共同完成了這本機(jī)械工程專業(yè)課程數(shù)字化App案例分析的工具參考書。
本書是一本學(xué)習(xí)MATLAB App Designer設(shè)計(jì)的工具參考書。它既可作為機(jī)械工程及相近專業(yè)的高職高專/本科/研究生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)(特別是機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐等)和專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用MATLAB語言進(jìn)行數(shù)字化計(jì)算、設(shè)計(jì)和仿真App時(shí)的編程學(xué)習(xí)參考工具書,也可作為工業(yè)App應(yīng)用領(lǐng)域的工程技術(shù)人員在采用MATLAB語言作為平臺(tái)來開發(fā)工業(yè)App時(shí)的編程輔助參考工具書。數(shù)字化時(shí)代對(duì)各行各業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)人士的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平要求越來越高,而對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)人士來說,隨心所欲地應(yīng)用MATLAB 語言還不是一件容易的事情。特別是對(duì)MATLAB App Designer初學(xué)者而言,入門還是較難的。根據(jù)作者多年自學(xué)MATLAB GUI和高校教學(xué)經(jīng)驗(yàn),GUI(即App)編程實(shí)踐是最重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),“學(xué)而時(shí)習(xí)之”是捷徑,而案例學(xué)習(xí)無疑是快速提高M(jìn)ATLAB App Designer編程能力和水平的最佳方法。
本書案例分析的內(nèi)容按照機(jī)械應(yīng)用的領(lǐng)域來粗略劃分,具體編排如下:
第1章 通過2個(gè)案例,主要介紹MATLAB App Designer的一些基本概念和知識(shí),其中包括App Designer簡介和App Designer設(shè)計(jì)過程中一些重要的知識(shí)點(diǎn)。
第2章 通過6個(gè)案例,主要介紹一些常見機(jī)械機(jī)構(gòu)App詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。
第3章 通過6個(gè)案例,主要介紹與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的App詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。
第4章 通過3個(gè)案例,主要介紹與凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的App詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。
第5章 通過7個(gè)案例,主要介紹與帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)的App詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。
第6章 通過5個(gè)案例,主要介紹與機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)的App詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。
第7章 通過4個(gè)案例,主要介紹與其他有關(guān)機(jī)械的App詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。
本書既不是純粹介紹MATLAB App Designer的編程書籍,因?yàn)槟菢訒?huì)使這本書非常冗長;也不是純粹介紹MATLAB工業(yè)App應(yīng)用的編程書籍,因?yàn)槟菢訒?huì)使這本書范圍很廣,有些勉為其難。本書只是借助于33個(gè)機(jī)械工程專業(yè)領(lǐng)域的案例,針對(duì)初學(xué)者在使用MATLAB App Designer設(shè)計(jì)App過程中出現(xiàn)的問題提出了全面的、詳細(xì)的step by step編程解決方法。 內(nèi)容既涉及App Designer應(yīng)用案例中App編程的詳細(xì)操作步驟,也涉及應(yīng)用案例中設(shè)計(jì)理論詳解以及MATLAB語言科學(xué)和工程計(jì)算的一些函數(shù)調(diào)用與方法。
作者從事高等教育工作幾十年,把數(shù)字化與專業(yè)課程教學(xué)深度融合是近十幾年來教學(xué)工作的重中之重,本書也是一系列數(shù)字化教學(xué)成果的總結(jié)。在數(shù)字化時(shí)代如何讓學(xué)生在未來激烈的職場競爭中獲得高質(zhì)量就業(yè),始終是作者教學(xué)思考和教學(xué)改革的方向。我們所培養(yǎng)的畢業(yè)生的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力已經(jīng)在高質(zhì)量就業(yè)實(shí)踐中獲得普遍認(rèn)可。
作者在本書的編撰過程中,參考與借鑒了大量的國內(nèi)外著作、教材與文獻(xiàn)資料。如果沒有這些資料,本書內(nèi)容就不可能如此豐富。在此,謹(jǐn)向這些資料的原作者、學(xué)者與專家表示由衷的敬意和衷心的感謝。
本書由北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所所長陳殿生教授擔(dān)任主審,陳教授自始至終對(duì)本書給予了精心的指導(dǎo)和幫助。吉林大學(xué)王聰慧教授、浙江理工大學(xué)胡明教授、杭州電子科技大學(xué)秦會(huì)斌教授、浙江師范大學(xué)王冬云教授、長春工業(yè)大學(xué)岳曉峰教授、黑龍江大學(xué)畢永利教授、長春大學(xué)侯躍謙教授、衢州學(xué)院周兆忠教授、浙江師范大學(xué)行知學(xué)院胡禮廣副教授、長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院張國福教授和于曉慧講師、德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)(Technische Universität Chemnitz,Mechatronik) 碩士研究生姚思遠(yuǎn)(我們?cè)?jīng)指導(dǎo)過的本科畢業(yè)生)對(duì)本書提出了許多建設(shè)性的寶貴意見和建議,對(duì)此向他們表示衷心的感謝。
感謝澳大利亞Swinburne科技大學(xué)機(jī)器人與機(jī)電一體化專業(yè)滿志紅教授審閱了全書并為本書撰寫了序言,同時(shí)對(duì)本書提出了許多建設(shè)性的寶貴意見。
感謝學(xué)生楊科成(浙江農(nóng)林大學(xué)2020級(jí)研究生)繪制本書部分圖形。
感謝在數(shù)字化與課程深度融合教學(xué)改革中同舟共濟(jì)的教師和學(xué)生們,他們?yōu)樽髡叩膶I(yè)數(shù)字化教學(xué)探索與創(chuàng)新實(shí)踐提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)。衷心感謝人生道路上所有關(guān)心、愛護(hù)和幫助過我們的老師、同事和學(xué)生。
在此還要特別感謝北京航空航天大學(xué)出版社和陳守平策劃編輯為我們提供的支持、鼓勵(lì)和真誠的幫助。
讀者可以登錄北京航空航天大學(xué)出版社的官方網(wǎng)站,選擇“下載專區(qū)”→“隨書資料”下載本書配套的程序代碼;也可以關(guān)注“北航科技圖書”微信公眾號(hào),回復(fù)“3809”可獲得本書的免費(fèi)下載鏈接;還可以登錄MATLAB 中文論壇,在本書所在版塊(https://www.ilovematlab.cn/forum-281-1.html)下載相應(yīng)代碼。下載過程中遇到任何問題,請(qǐng)發(fā)送電子郵件至goodtextbook@126.com 或致電010 82317738咨詢處理。書中給出的程序僅供參考,讀者可根據(jù)實(shí)際問題進(jìn)行完善或改寫,以提升自己的編程實(shí)踐能力。
由于作者水平有限,書中的缺點(diǎn)和疏漏之處在所難免,懇請(qǐng)各方面專家和讀者不吝賜教。
作者電子郵箱lushuang@zjnu.cn。
作 者
2021年12月
陸爽 浙江師范大學(xué)行知學(xué)院、浙江師范大學(xué)三級(jí)教授。吉林大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論工學(xué)博士、教育部公派德國布倫瑞克工業(yè)大學(xué)高級(jí)訪問學(xué)者。曾任全國高等院校工程應(yīng)用技術(shù)教師大賽專家委員會(huì)委員、全國高校機(jī)械工程測試技術(shù)研究會(huì)常務(wù)理事、全國三維數(shù)字化大賽工業(yè)工程組專家、華中科技大學(xué)出版社高等院校機(jī)械類應(yīng)用型本科“十二五”創(chuàng)新規(guī)劃系列教材編委會(huì)委員等。歷任浙江師范大學(xué)交通學(xué)院(現(xiàn)更名為工學(xué)院)副院長、浙江師范大學(xué)行知學(xué)院副院長，主要從事“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”“機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”“機(jī)電傳動(dòng)控制技術(shù)”等課程的教學(xué)工作，把數(shù)字化應(yīng)用軟件MATLAB和LabVIEW與所講授的課程深度融合，在專業(yè)教學(xué)改革方面進(jìn)行了深入的探索和實(shí)踐。
蔣永華 浙江師范大學(xué)行知學(xué)院、浙江師范大學(xué)教授。重慶大學(xué)機(jī)械電子工程博士、浙江大學(xué)機(jī)械工程博士后、教育部公派加拿大多倫多大學(xué)訪問學(xué)者。浙江省“151人才工程”培養(yǎng)人選、金華市“321人才工程”培養(yǎng)人選。全國高校機(jī)械工程測試技術(shù)研究會(huì)與中國振動(dòng)工程學(xué)會(huì)動(dòng)態(tài)測試專業(yè)委員會(huì)理事，浙江省高等教育學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)室工作分會(huì)理事�，F(xiàn)任浙江師范大學(xué)行知學(xué)院副院長。主要從事“機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”“機(jī)電傳動(dòng)控制技術(shù)”等課程的教學(xué)工作，以及裝備狀態(tài)監(jiān)測與智能維護(hù)、汽車NVH技術(shù)、壓電驅(qū)動(dòng)與控制等領(lǐng)域的研究工作。近年來主持完成了國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金、浙江省博士后基金資助的十幾個(gè)科研項(xiàng)目。發(fā)表學(xué)術(shù)論文近50篇，其中SCI檢索12篇，EI檢索30篇，授權(quán)發(fā)明專利32項(xiàng)、實(shí)用新型專利22項(xiàng)。
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