机械结构优化设计分析

机械结构优化设计分析

丁腾

(身份证号码：13082519880805XXXX天津市300000)

摘要：随着社会现代化进程的加快，越来越多的机械被应用于企业生产制造过程中，并在其中发挥着重要作用。机械的广泛使用对机械结构优化设计提出更高的要求，因此有必要对其进行完善。机械结构优化设计可以在确保设备质量的基础上提高工作效率，因此在实际中有着较为广泛的应用。但实际中机械结构优化设计应用中依然存在一些问题，影响应用效果，并不能达到预期的设计目标。本文中分析机械结构优化设计的现状，以在线分析仪器为例讲解优化设计的重要性并简单的分析了机械结构优化设计的应用。

关键词：机械结构；优化设计；应用

一、机械结构优化设计现状的分析

现如今是一个知识爆炸的时代，大量新技术及设备出现在人们生活工作中，提高人们生活及生产水平。在这样的背景下企业生产方式也逐渐转变为小批量多品种的生产模式，实际中为提高企业产品的市场竞争力就需要将成本及生产周期压缩到极致，因此机械设计中就出现结构优化设计，这种设计模式可以提高生产效率，缩短生产周期，帮助企业在尽可能短的时间内抢占市场，最终在激烈的市场竞争中脱颖而出，赢得生产发展空间。优化设计是诞生于上世纪六十年代的学科，它是充分结合工程设计及最优理论结合，在大量设计方案中找到最合适，实现效率及效益最大化的目的。

二、在线分析仪器可靠性综合试验优化设计

在线分析仪器本身有别于其他仪器设备，本身具有着鲜明的特点。首先其本身结合了各种特性组件使其技术更加完善，可以说在线分析仪器本身就是光机电一体化设备，在实际生产应用中具备小批量及多样化的特点。这些都给可靠性试验带来极大的挑战。

（一）划分组块模块分析

社会经济发展促进经济体制的完善，与此同时企业市场竞争变得更加激烈，企业想要在这种形势下发展壮大，就需要不断提高自身核心竞争力，而缩短新品开放周期降低成本就是其中一种提高竞争力的有效手段。因此笔者以实际中某种产品为例，展开整机可靠性综合试验的研究工作。为确保试验结果的准确性，第三方提供取样机预处理部分。实际试验中预处理单元后面设置任务剖面以确保分析仪器主体可靠性的突出，这里的整机并不是真的一个整体，而是指的是设备分析单元及其通信部分。

光栅对经过样品池的光源发出的连续波长可见光按照波长线性展开以后，不同波长的光会投影在微镜阵列的不同位置，微镜阵列的控制可以通过CPU控制程序实现，通过控制程序进行微镜阵列的编码变化，然后将通过相应微镜反射的光全部集中在检测器上。检测器的作用就是放大处理采样信号，再将经过处理的采样信号送至电路AD采集部分，该部分对放大后的采集信号进行A/D转换后保存相关数据，同时与上位机通信通过总线接口是吸纳，上位机软件会对相应的数据进行处理分析，最终得到最后的检测结果；在本次试验过程中为保证检测结果的准确性，再去恶性试验剖面时遵循相关优先原则：实测环境-相似环境-标准推荐的参考环境条件，整个检测过程中按照由低到高的产品各层次顺序进行，为了将产品隐藏缺陷及产生原因彻底暴露出来因此本次试验检测中首先确定环境剖面。整个检测过程中严格按照试验要求进行：检测中既不造成新缺陷又不会对仪器使用寿命产生过多的影响。在这个前提下完成每一层次的试验方法，确保每次试验的准确性。当然试验过程中会受到多种因素的影响，为了将这种影响降到最低需要进行筛选试验，目的是为了剔除产品早起故障，确保后期可靠性综合试验的顺利进行。

（二）试验数据收集及整体性分析

因为在线分析仪器可以用于可靠性试验样品相对较少，这是受到本身批量及更新问题的影响形成的。这次只有5台样机用于可靠性综合试验，这种前提下为尽量提高试验真实性，就需要全方位挖掘相关信息。这次试验样机并不是新产品，而是在原产品基础上升级发展而来。这就给本次试验采集数据提供了一定的方便，数据采集中可以收集老型号产品在近似使用环境下的相关数据，特别是故障数据，通过这些数据可以得到仪器可靠性的基本数据，可以在试验设计中参考这些数据，进而更好的优化理论模型，起到增长可靠性设计目标的作用。整个检测过程中需要得到厂家的配合，获得相关数据后并将其用在修正可靠性模型修正的过程中。在仪器产品的全生命周期内，每个生命阶段都会产生一定的可靠性数据，为确保预测的可靠性这个过程中我们利用了同类产品的过往数据，给予新产品最为可靠的预测。这种预测可以方便对比及选择可靠性试验方案；在可靠性试验中得出的相关数据，又可以在分析产品初始可靠性等中得到应用，提供相关数据依据确保产品改进及定型工作的顺利进行。有计划有目的的收集产品个生命周期的数据，可以及时发现其中存在的薄弱环节，实现有目的有方向的优化设计工作，最终实现提高产品可靠性的目的。

三、机械结构优化设计的应用

机械结构优化设计被应用到了船舶、汽车、桥梁、机械、水利、建筑、航空航天等多种应用领域，可以有效减轻产品结构重量、改进产品结构性能、降低产品应力水平、提高产品安全寿命等。

（一）结构优化设计在航空航天中的应用

一个国家科学技术的综合实力和综合水平可以由该国家的航空航天技术体现出来，很多先进科学技术都是从航空航天领域进行尝试、开发、试验、应用、推广的，机械结构优化设计在该领域是应用最广、发展最快、规模最大的。结构优化设计在航天航空这一特殊领域得到了广泛应用和高度重视，促进了航空航天事业的发展。

（二）结构优化设计在汽车工业中的应用

随着社会经济的发展，汽车行业也随之发展起来，各个国家对汽车行业的发展都十分重视。在汽车行业先进的机械结构优化设计方式得到了极大地推广与应用，并取得了大量研究成果。黄俊等人研究了面向行人下肢碰撞保护的优化设计，李毅等人对客车车身轻量化设计进行了优化设计，王源邵等人对汽车车身安全性的优化设计进行了深入研究，候敏枫等人则对汽车车身形态仿生的优化设计进行了探索研究。机械结构优化设计在汽车行业的应用越来越广泛，在汽车行业的地位也越来越重要。

（三）结构优化设计在船舶行业中的应用

我国船舶的优化设计研究工作是从20世纪70年代末开始的，起步较晚，与国外相比晚了近十年左右。虽然我国船舶行业的优化设计起步较晚，取得的成果却很显著，船舶行业的优化设计涉及到了潜艇外部液压舱、潜艇结构、油船剖面等结构内容的设计，船舶的性能得到了极大的提高，为船舶设计提供了可靠的设计方法和设计数据。

结语：设计优化在我国设计行业中占据着重要地位，这种新型的设计方法给机械结构设计提高了更为广阔的发展空间。机械结构优化设计可以有效提高机械设计质量，促进产品生产效率的提高，为社会主义现代化建设提供更多的产品支持。

参考文献：

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