机械设计优化设计应用与研究

机械设计优化设计应用与研究

师绍浦

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摘要：充分发挥智能化技术的作用提升机械设计工作质量，进一步满足时代的发展需求，实现机械设计数字化，是摆在机械设计制造企业面前的首要问题。只有把自动化技术、数字化技术融入到机械设计制造企业中，才能推动企业的可持续发展，才能进一步实现我国资源的节约型发展，才能更好地保护环境，同时机械设计的数字化能源驱动将很好地推动机械制造业由传统型向信息数字化改进，使得机械设计自动化技术的发展，实现计算机技术、数据统计处理和现代化的管理技术多种先进的技术融合，很好地将机械设计加以数字化和智能化改革。

关键词：机械结构；优化设计；应用

引言

我国属于工业大国，工业机械自动化生产越来越发达。在社会不断发展的过程中，机械自动化生产慢慢渗透进各项工业生产活动中，加速了我国工业经济的进程。在工业生产活动中，良好的机械零件加工质量与效率，能大幅提高工厂机械设备的运行效率，并且进一步提升工厂机械设备的生产水平。因此，机械生产中需要对设计加工各个环节进行严格的质量管理，综合考虑机械设备等硬件性能，提升加工工艺人员的技术水平。这需要配备合理的零部件材质，并加以严谨的加工工艺，以提高机械设备的性能，使其能发挥出正常的作用。但是在实际加工操作中，加工设备及材质的缺陷以及加工工艺人员技术水平的不足，都对机械设计零件的加工质量产生了不良的影响。为了延长机械设备使用寿命，相关研究人员需要从多方面入手，总结出机械设计零件加工中常见的问题，并采用完整有效的措施进行优化，以便提高机械自动化生产的整体效率。

1机械优化设计的特点

在机械的优化设计的过程当中，不管用什么样的方式进行优化，每种方式都具有每种方式的特点，每个特点都具有一定的价值和领域。机械优化设计是建立在数学模型之上进行设计的。通过将设计的要求构造成一个数学模型进行机械设计，将机械设计的问题转换成为数学的问题，通过对数学模型的推理得出相应的结论，找到最佳的解决机械问题的途径。优化设计的方式改变了传统的设计方式，开展了应用新的有效的解决机械设计的问题。现代化的机械设计能够主动的设计出产品的参数，从很多个设计方案中找到最优的设计方案。机械优化设计通过计算机自动设计选优为基本的特征，借助信息化的手段提高效率，从大量的方案中寻找最佳的设计方案。在机械的设计过程当中，只有找到最优的设计方式们才能更好的使机械产品带来更加直观的利益。

2机械自动化设计和制造现状

2.1机械自动化技术无法满足经济发展的需求

由于机械自动化的设计和制造需要依靠高水平技术的支持，同时还需要综合素质较高的设计和制造人员来操作。但是机械自动化技术的发展现状并不理想，因为机械自动化技术是一种新兴事物，正处在发展的初期阶段，近几年，我国的社会经济有了较快的发展，但是机械自动化设计和制造人才的培养工作却没有得到提升，机械自动化设计和制造人才的数量跟不上发展需求，设计和制造技术水平无法满足社会经济的发展需求。特别是在国外机械自动化设计和制造产业发展迅速的情况下，我国的机械自动化设计制造工艺则显得更加落后。

2.2机械自动化设计和制造人才的培养力度不够

我国的机械自动化正处在发展的初级阶段，在其未来发展过程中需要更多高素质人才的加入和支持，这样才能有效推动机械自动化设计和制造行业的长远发展。但是，我国目前的工业人才综合素质较低且高素质人才数量较少，因此机械自动化设计和制造行业发展所需的人才无法得到有效满足。衡量工业市场是否成功的主要标准就是人才市场的发展，很显然，我国还需要加大相关人才的培养力度。

3机械结构优化设计应用

3.1优化结构设计拓扑

传统的工业生产机械制造工作中，在进行机械的结构优化设计时，技术设计人员普遍会将设计的精力集中在结构参数的优化工作中，但是对于机械零部件上的拓扑结构设计则比较少，相应的文献研究内容也比较匮乏。伴随着国内工业机械制造水平的不断提升，专业人员在该方面的设计重视程度有了很好的提升，相应的机械结构优化设计意识也得到了很好的培养。具体而言，在进行拓扑结构的优化设计工作时，设计工作的重点通常集中在两个方面，其一是连续结构优化设计，其二是离散结构优化设计。前者的优化设计主要是指对于空洞的数量、形状、分布范围以及部分的结构边界的有效优化。与前者相比，后者的优化设计重点主要集中于不同关键连接点的设计着手，同时需要提前确定不同设计位置的关键点。

3.2选用合适的加工设计材质

选用合适的加工材质，是保障产品质量的关键步骤。因此，在机械设计加工过程中要做到：①挑选标准化的原材料，做好材质的源头控制工作；②对所使用的材质进行统一规划，做好原材料购入及使用的相关记录；③每一项设计加工环节，对材质质量的需求都可能有所不同，在选择材质前，需要对设计加工环节所需材质，进行统一规划安排；④针对不同的设计加工环节的需求，要有针对性地选用不同的材质，例如，有时加工需要用到合金材质，则在选用过程中要综合考虑材质的硬度值，或在合适的硬度值范围内选择，采用的材质要具备一定的硬度，不要选择单一元素的材料；

⑤有些加工环节需要韧性强一些的材质，加工人员必须根据实际需求挑选，不能盲目选择材质加工操作。

3.3发挥智能化技术的作用

随着我国科技的进步，机械设计也有了很大发展。在这一基础上，机械结构的优化设计工作就显得十分重要。通过对现代计算机应用技术的研发利用，很好的提升了机械生产产品的工作性能及效率，对于机械本身的使用寿命延长也起到了比较不错的促进作用。鉴于此，文中首先阐述了机械优化设计的发展概况，其次分析了机械结构优化设计的应用，包括优化结构设计拓扑、形状、科学结构、尺寸以及动态性能。最后从更利于大型复杂结构模型构建与计算机技术有效结合等方面研究了机械结构优化设计应用的未来发展前景，旨在提升制造业机械设计质量。

3.4优化机械结构设计尺寸

在工业与制造业中，进行各种生产设备的机械结构优化工作时，机械结构本身的尺寸设计就成为整体设计工作中的关键工作内容，同时对于设计尺寸的要求也十分精准。正式开展机械结构设计时，作为研发人员，需要意识到零件自身尺寸的大小必须与生产需求相适应。在经由多个不同零部件组建而成的机械设备中，一旦出现某一个零部件不符合生产需求，就会接连对各类零部件的联接效果造成不良影响，加大使用期间各个部件间的磨损程度，更严重者会导致整体生产设备无法投入生产运行，出现报废问题。换言之，如果一个零部件所关联到的其他构件数量越多，那么对其尺寸的精确度要求就越高。另一方面，在进行机械结构设计的尺寸优化作业时，必须确保机械结构产品的形状与拓扑之间的关系维持不变。

结语

当前工业市场竞争越来越激烈，机械自动化生产水平日益提升，但其设计加工方面的材质选用和工艺问题仍然比较突出，制约着工业生产活动的进行。本文提出的调整措施能有效优化机械生产结构，促进机械设计加工的进程，除此之外，相关研究人员还需综合考虑其他因素，从多方面入手，才能制定出更全面的优化措施来改善机械设计加工水平，提高企业机械自动化生产效率。

参考文献：

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[2]吴国良.机械设计与机械加工中常见问题及改善措施分析[J].工程技术：文摘版，2016（11）：280.