本書共7章。第1章通過兩個案例，介紹MATLAB App Designer一些基本概念和知識。第2章通過六個案例，介紹一些常見機械機構(gòu)APP詳細設(shè)計過程。第3章 通過六個案例，介紹與齒輪設(shè)計有關(guān)的APP詳細設(shè)計過程。第4章通過三個案例，介紹與凸輪設(shè)計有關(guān)的APP詳細設(shè)計過程。第5章通過七個案例，介紹與軸系部件設(shè)計有關(guān)的APP詳細設(shè)計過程。第6章通過五個案例，介紹與機械振動有關(guān)的APP詳細設(shè)計過程。第7章通過四個案例，介紹與其它機械有關(guān)的APP詳細設(shè)計過程。
本書適用于工程職業(yè)技術(shù)院校學生/理工科院校學生/研究生/工程技術(shù)人員。
The MathWork公司的MATLAB一直是國際科學與工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用和影響最為廣泛的三大計算機數(shù)學語言之一(其他兩種語言分別為Mathematica和Maple)。從某種意義上講,在純數(shù)學以外的領(lǐng)域中,MATLAB語言有著其他兩種數(shù)學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(20世紀90年代)做高級訪問學者期間,當時國內(nèi)的很多教師和學生對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�？茖W生在進行數(shù)字化計算、數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化仿真、專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計,以及許多在讀博士、碩士做科學研究和撰寫學術(shù)論文時的首選專業(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)值計算外,還可用于各種學科和專業(yè)領(lǐng)域中。不僅可用于自然科學,甚至還可用于人文科學。同時,它還具有功能強大的工具箱(由全世界的各學界精英為工具箱提供最準確、最實用和最高效的應(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,因為這些原本就是數(shù)學家和軟件工程師的工作,從而大大節(jié)省了非數(shù)學和非計算機專業(yè)領(lǐng)域工程技術(shù)人員耗費在此方面的時間。對于他們來說,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)字化計算、數(shù)字化設(shè)計、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)用在機械工程領(lǐng)域進行專業(yè)案例App 設(shè)計的書籍更是罕見。其中首要的原因也許是MATLAB語言的更新速度(每年升級兩次)太快,其次也許是計算機專業(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)字化與教學深度融合問題,并針對目前國內(nèi)工科領(lǐng)域本專科教學缺少課程數(shù)字化App設(shè)計案例參考教材的現(xiàn)狀,把近十幾年來在機械工程專業(yè)多種(門)課程教學、專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計,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。
本書是一本學習MATLAB App Designer設(shè)計的工具參考書。它既可作為機械工程及相近專業(yè)的高職高專/本科/研究生在專業(yè)課程學習、專業(yè)課程設(shè)計(特別是機械原理、機械設(shè)計、機械系統(tǒng)設(shè)計、機械創(chuàng)新設(shè)計與實踐等)和專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)用MATLAB語言進行數(shù)字化計算、設(shè)計和仿真App時的編程學習參考工具書,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語言作為平臺來開發(fā)工業(yè)App時的編程輔助參考工具書。數(shù)字化時代對各行各業(yè)、各個領(lǐng)域的專業(yè)人士的計算機應(yīng)用水平要求越來越高,而對于非計算機專業(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MATLAB App Designer初學者而言,入門還是較難的。根據(jù)作者多年自學MATLAB GUI和高校教學經(jīng)驗,GUI(即App)編程實踐是最重要的學習環(huán)節(jié),“學而時習之”是捷徑,而案例學習無疑是快速提高MATLAB 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個案例,主要介紹MATLAB App Designer的一些基本概念和知識,其中包括App Designer簡介和App Designer設(shè)計過程中一些重要的知識點。
第2章 通過6個案例,主要介紹一些常見機械機構(gòu)App詳細設(shè)計過程。
第3章 通過6個案例,主要介紹與齒輪傳動機構(gòu)設(shè)計有關(guān)的App詳細設(shè)計過程。
第4章 通過3個案例,主要介紹與凸輪傳動機構(gòu)設(shè)計有關(guān)的App詳細設(shè)計過程。
第5章 通過7個案例,主要介紹與帶式輸送機傳動系統(tǒng)有關(guān)的App詳細設(shè)計過程。
第6章 通過5個案例,主要介紹與機械振動系統(tǒng)有關(guān)的App詳細設(shè)計過程。
第7章 通過4個案例,主要介紹與其他有關(guān)機械的App詳細設(shè)計過程。
本書既不是純粹介紹MATLAB App Designer的編程書籍,因為那樣會使這本書非常冗長;也不是純粹介紹MATLAB工業(yè)App應(yīng)用的編程書籍,因為那樣會使這本書范圍很廣,有些勉為其難。本書只是借助于33個機械工程專業(yè)領(lǐng)域的案例,針對初學者在使用MATLAB App Designer設(shè)計App過程中出現(xiàn)的問題提出了全面的、詳細的step by step編程解決方法。 內(nèi)容既涉及App Designer應(yīng)用案例中App編程的詳細操作步驟,也涉及應(yīng)用案例中設(shè)計理論詳解以及MATLAB語言科學和工程計算的一些函數(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)課程教學深度融合是近十幾年來教學工作的重中之重,本書也是一系列數(shù)字化教學成果的總結(jié)。在數(shù)字化時代如何讓學生在未來激烈的職場競爭中獲得高質(zhì)量就業(yè),始終是作者教學思考和教學改革的方向。我們所培養(yǎng)的畢業(yè)生的數(shù)字化設(shè)計能力已經(jīng)在高質(zhì)量就業(yè)實踐中獲得普遍認可。
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,謹向這些資料的原作者、學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機器人研究所所長陳殿生教授擔任主審,陳教授自始至終對本書給予了精心的指導(dǎo)和幫助。吉林大學王聰慧教授、浙江理工大學胡明教授、杭州電子科技大學秦會斌教授、浙江師范大學王冬云教授、長春工業(yè)大學岳曉峰教授、黑龍江大學畢永利教授、長春大學侯躍謙教授、衢州學院周兆忠教授、浙江師范大學行知學院胡禮廣副教授、長春工業(yè)大學人文信息學院張國福教授和于曉慧講師、德國開姆尼茨工業(yè)大學機電一體化專業(yè)(Technische Universität Chemnitz,Mechatronik) 碩士研究生姚思遠(我們曾經(jīng)指導(dǎo)過的本科畢業(yè)生)對本書提出了許多建設(shè)性的寶貴意見和建議,對此向他們表示衷心的感謝。
感謝澳大利亞Swinburne科技大學機器人與機電一體化專業(yè)滿志紅教授審閱了全書并為本書撰寫了序言,同時對本書提出了許多建設(shè)性的寶貴意見。
感謝學生楊科成(浙江農(nóng)林大學2020級研究生)繪制本書部分圖形。
感謝在數(shù)字化與課程深度融合教學改革中同舟共濟的教師和學生們,他們?yōu)樽髡叩膶I(yè)數(shù)字化教學探索與創(chuàng)新實踐提供了豐富的經(jīng)驗。衷心感謝人生道路上所有關(guān)心、愛護和幫助過我們的老師、同事和學生。
在此還要特別感謝北京航空航天大學出版社和陳守平策劃編輯為我們提供的支持、鼓勵和真誠的幫助。
讀者可以登錄北京航空航天大學出版社的官方網(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,回復(fù)“3809”可獲得本書的免費下載鏈接;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)實際問題進行完善或改寫,以提升自己的編程實踐能力。
由于作者水平有限,書中的缺點和疏漏之處在所難免,懇請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 浙江師范大學行知學院、浙江師范大學三級教授。吉林大學機械設(shè)計及理論工學博士、教育部公派德國布倫瑞克工業(yè)大學高級訪問學者。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委員、全國高校機械工程測試技術(shù)研究會常務(wù)理事、全國三維數(shù)字化大賽工業(yè)工程組專家、華中科技大學出版社高等院校機械類應(yīng)用型本科“十二五”創(chuàng)新規(guī)劃系列教材編委會委員等。歷任浙江師范大學交通學院(現(xiàn)更名為工學院)副院長、浙江師范大學行知學院副院長，主要從事“機械工程控制基礎(chǔ)”“機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”“機電傳動控制技術(shù)”等課程的教學工作，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)教學改革方面進行了深入的探索和實踐。
蔣永華 浙江師范大學行知學院、浙江師范大學教授。重慶大學機械電子工程博士、浙江大學機械工程博士后、教育部公派加拿大多倫多大學訪問學者。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。全國高校機械工程測試技術(shù)研究會與中國振動工程學會動態(tài)測試專業(yè)委員會理事，浙江省高等教育學會實驗室工作分會理事�，F(xiàn)任浙江師范大學行知學院副院長。主要從事“機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)”“機械控制工程基礎(chǔ)”“機電傳動控制技術(shù)”等課程的教學工作，以及裝備狀態(tài)監(jiān)測與智能維護、汽車NVH技術(shù)、壓電驅(qū)動與控制等領(lǐng)域的研究工作。近年來主持完成了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金、浙江省博士后基金資助的十幾個科研項目。發(fā)表學術(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、實用新型專利22項。
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