试析机械优化设计理论方法研究

试析机械优化设计理论方法研究

李小焱

李小焱

摘要：在机械领域中，机械优化设计是将其相关技术进行最优化的新型学科，并且对于机械的应用有着重要的影响，通过机械的优化设计不仅能够将繁琐的设计方案进行简单化，同时也让设计方案更为完整。本文将以机械优化设计为基础，进一步对其优化的理论方式进行研究。

关键词：机械化设计；理论方法；研究

随着时代的不断进步，现代机械也随之不断发展，这就使得其中的设计理论也随之不断的完善，满足了时代的需求，由于该理论是通过相关实验的数据以及科学的进步相互结合得出的，因此将其融入到实际的成产活动中，能够获得显著的成效。

1对机械优化设计过程中变量形式的概况

1.1设计变量的介绍

在对整个机械领域进行优化设计的过程中，通常情况下会存在设计的变量，要求相关设计人员能够在优化时对其各项参数和指标进行综合考虑，通过将各项指标进行确定的方式能有效的协助设计方案的完善。由于多种存在形式是由多个变量构成的，这就使得变量的数值会对整体优化的难易程度造成直接影响，即在进行实际的机械优化设计的过程中，当设计变量的数值增大时，会让其分析量随之增大，这就导致机械优化设计的难度系数增加，同时也让其经济效益得以提升。因而在对设计变量选择的过程中，需要将其效益性和复杂性考虑在其中。

1.2目标函数的介绍

在对机械优化设计的活动中，目标函数能够真实的反应其中变量之间的相互关系，同时也是整个优化设计中的重要构成部分，通过该目标函数可以对优化方案的可行性进行准确的判断。由于变量的数量会给整个优化过程的难度系数造成影响，所以相关研究人员会根据其特性将其划分为单一性的目标函数和多目标的函数，而在优化过程中多目标函数属于最为常见的函数。当目标函数的越多时，最终的综合设计成效也就越好，相对产生的效益也就越高。针对多函数目标在进行处理过程中可能出现相关矛盾问题，要求相关设计人员能够注重对各函数之间关系的处理[1]。

1.3限制因数的介绍

在机械优化设计中，限制因数是使设计变量和设计本身之间需要遵循的首要限制条例，因为优化设计以数学模型为基础而开展的优化分析，所以首先应该根据限制因数实际情况划分为显限制和隐限制两种情况，其中显限制是直接对优化方案中的设计变量进行限制，而隐限制则是通过间接的方式对设计变量之间进行限制，可以说整个优化设计的过程就是利用限制因数挑选出其中最佳的设计变量，同时让相关的目标函数能够在此过程中实现最优化。

2在机械优化设计过程中的理论特征

①具备针对性的特征。在整个机械优化设计中，最主要的特点是针对性，即相对应的优化方式具备相对应的优化问题，并且针对不同的优化设计形式具备相应的使用范围和领域。这就要求相关设计人员能够在实际的设计过程中，通过实际的状况对其数据和变量形式进行具体的分析，从而实现最优化[2]。

②具备客观性的特征。机械优化设计中的客观性是建立在数学模型之上的，因而在对机械进行优化的同时，还需要将其中遇到的具体设计问题转换为实际的数学问题。利用客观性的方式对该数据进行分析，从而得出相应的函数变量，在此之后通过具体的形式制定出完善且具体的设计优化形式，并以此作为数学模型创建的基础，从而实现对机械优化数据分析后，让优化形式得以完善的目的。

③具备创新性的特征。不管是在哪个领域中，创新无疑是首要的前提。而在机械优化的活动中，传统的优化型早已不能满足现代生产和生活的需要，这就需要采用现代化的设计理念进行管理，通过现代化的机械优化设计不仅能够让产品的性能得到充分的分析，同时也让相关企业的经济效益得以提升，在当前主要是依靠计算机对大规模函数进行计算，进而得出最优的设计方案[3]。

3在机械优化设计过程中的设计方式

由于机械领域中的优化形式较为复杂和广泛，因而相关研究人员会根据其运算的形式划分为准则优化和线性规划以及非线性规划三种，其中准则优化是在整体优化设计中作为传统的一种表现形式，该形式不以相关科学运算为基础，而是从物理学和力学两个方面出发进行分析得出的结果，该结果具备一定的主观性，其优点在于能够让相关的优化概念更加的直观化，利用物理原理的计算也相对简单，这种形式在单一性的目标函数中能够发挥最大的功效，并且符合传统工程的需要，但是也存在的一定的缺陷，即最终的有效效率偏低。

线性规划则是以数学极值原理作为基础进行优化，也是整个机械优化活动中的重要方式，通常情况下可以将其划分为单纯形法和序列线性规划法，其中单纯形法对于单一性的目标函数能够起到良好的优化效果，但是针对多函数则不能充分发挥其功效，而序列线性规划法虽然能让最终的数值更为精确，但是由于计算的方式过于繁杂，并且结算量较大，使其在效率性上存在一定的缺陷，因而不建议在机械优化设计中采用。非线性规则是在整个生产和生活的活动中应用最为广泛的方式，并且能够推动机械优化设计的发展，利用数学模式的计算可以将非线性规划划分为无约束直接法和无约束间接法两种，其中前者是利用机械设计方案中已经存在的数据和再生的数据信息为基础进行的分析，从而得出最佳结果，而无约束间接法则是将数学原理作为基础，利用函数的特性进行计算，并以此得出最优值的方式，该方式是整个机械优化设计中的重要构成部分[4]。

结语

优化设计对于提升相关设备的工作效率有着重要的意义，虽然在当前的机械优化设计过程中的应用不断广泛，但是随着时代发展的需要和科技的不断进步，该优化形式会得到越来越多的人的重视，并且创造更多的经济效益，这就要求相关研究人员能够通过将实践和理论相结合的方式为基础，在机械优化设计中构成完善的优化体系，同时通过不断更新理论思想的方式，让其能够辅助优化体制的改革，进而实现在提升优化效率的同时，完善机械优化设计的方案。

参考文献：

[1]董立立，赵益萍，梁林泉，朱煜，段广洪.机械优化设计理论方法研究综述[J].机床与液压，2010，15（13）：114-119.

[2]陈波.机械优化设计理论方法研究综述[J].科技风，2014，09（5）：159-159.

[3]李雨田.浅析机械优化设计方法基本理论[J].电子世界，2013，18（20）：194-194.

[4]吴淑芳，黄启良，王宗彦，虞国军.机械产品参数化优化设计方法研究与应用[J].煤矿机械，2012，02（20）：18-21.