1、機械構造優化設計應用與趨勢研究摘要：隨著我國社會經濟的快速開展，機械消費已經代替了人工消費方式。本文就針對機械構造優化設計與開展進展了分析與研究，為機械制造業的穩定開展提供良好的保障。關鍵詞：社會經濟；構造設計；機械消費中圖分類號：F407 文獻標識碼： A引言機械制造業的不斷開展，隨之而來的是對機械構造設計要求的不斷進步，因此，對于機械構造的設計需要在滿足機械設計原那么的根底上不斷創新，改變原來的設計方法，根據機械產品的功能充分發揮創造力，綜合運用先進的技術，借鑒優秀的研究成果，在全新的設計理念和根本設計原那么的指導下，創造出更具有價值的機械構造。1、機械構造設計概述對于機械構造而言，根據不

2、同的設計方法消費出來的構造也不盡一樣，比方在材料、毛坯選擇上，應當根據材料價值和特性進展選擇，充分利用機械構造材料自身的性能；同時，還要注意利用代用材料。假設只是制造毛坯，那么制造難度就會明顯降低；切削加工過程中，選用切削加工費用低的方法；機械構造設計過程中，要求構造應當便于裝夾和定位，并且適用于標準刀具以及量具，適宜標注尺寸等2、機械構造設計原那么2.1應當滿足機械構造的應用要求在構造設計過程中，機械構造應當可以有效實現預定的指標；同時，還要確保設計出來的機械構造可有效完成任務，滿足強度、剛度、準確度以及使用壽命的要求，同時還要確保該機械構造在使用過程中的平安可靠性。2.2應當有效滿足經濟性

3、要求對于機械構造設計而言，其經濟性實際上是一個綜合性的指標，全面表達在設計、制造和應用全過程。其中，設計與制造經濟性，主要表達在設計、制造過程中的本錢有效控制；應用過程中的經濟性，主要表如今高消費率、高效率等方面，同時還要求維護費用較低。這些都是設計過程中應當充分考慮的問題。2.3應當關注機械設備操作人員的平安機械構造設計過程中，應當注意技術平安問題，最大限度地去改善操作人員的勞動條件、強度；同時，還要注意機械構造外形的美觀度，并能有效滿足特殊要求，比方機床在長期應用中的精度、大型機械的運輸方便性等。2.4與質量技術指標相適應由于機械構造是機器產品的根本組成要素，因此對構造質量的要求非常嚴格，

4、但質量技術指標越高，用在構造設計和制造上的本錢和時間也越多，當質量技術指標到達要求時，再添加其它的要求勢必會導致工時和本錢急劇增加，消費效率明顯下降。在這樣的條件下，消費出來的構造將無法實現最理想的經濟效益。因此，在對機械構造的構造進展設計時，構造的構造工藝性必須在滿足使用條件的前提下與質量技術指標相適應，實現機械構造最高的實用性和最大的經濟效益。3、機械構造設計方法3.1理論設計理論設計主要以人們已掌握的符合規律的理論和理論知識為根底，結合理論力學、材料力學、機械原理、金屬學等理論知識進展機械構造的構造設計。根據構造的整體載荷情況，運用理論計算公式確定構造的幾何尺寸。構造的尺寸計算必須滿足載

5、荷情況、材料性能、構造工作情況和應力分布規律等方面的條件。運用計算公式初步確定機械構造的尺寸及形狀后，再利用校核計算對構造危險剖面的平安系數計算值進展校核。這個過程多用于應力分布規律復雜，但又能用材料力學公式表示出來的構造設計，同時也適用于應力分布規律簡單但必須構造尺寸的情況，如軸和彈簧的設計。在進展機械構造的構造設計時，一些具有足夠理論經歷的設計工作者也常為了簡化計算過程，在粗略的估算和相關資料的根底上直接進展構造設計，然后采用校核計算。理論設計的根底是熟知機械構造的材料性能和應力分布規律，是經過大量感性知識而總結出來的設計規律，因此是一種具有一定科學性和先進性的設計方法，值得廣泛采用。但是

6、任何一種理論都存在不完善的地方，所以不應把理論設計當作完美的機械構造機構設計方法。3.2模型實驗設計模型實驗設計主要針對一些尚無法運用理論知識進展詳細分析的大型的、構造復雜且具有一定重要性的機械構造進展構造設計。詳細來說，就是對構造作出初步設計，形成模型，對模型進展反復試驗，再根據實驗結果加以修改。這種設計方法同樣也是對理論缺乏的一種彌補，同時也有效地防止了經歷設計中缺乏科學性的成分。模型實驗設計決定了大型復雜構造中的工作應力分布情況和構造的極限承受才能，是將經歷設計轉化為理論設計的途徑之一。3.3經歷設計法即實際設計過程中，根據某類機械構造現有設計、應用經歷，總結出經歷公式，根據設計人員自身

7、的設計經歷，選一類比法進展設計。雖然該種方法沒有較為詳盡的理論科學分析根據，但也具有科學統計性特點，因此應用價值也比較大。理論中可以看到，因該種方法是基于通過理論總結出來的經歷，所以它經得起理論檢驗。比方，機架以及變速箱設計過程中，經歷設計法便可在理論設計的根底上加以應用和實現，實際上它是理論設計的初級方法。4、機械構造優化的開展展望構造優化設計隨著最優化方法的不斷開展和改善，已逐漸得以開展。近些年來，在構造優化算法方面，構造優化設計趨向于采用接近實際的復雜構造模型模擬大型構造系統，由于設計變量數目大，研究新的有效的準那么優化方法受到重視，但仍有如何去解決針對各種特殊的構造優化問題建立相應的公

8、式，解決解析推導和數值計算的實現問題；再是使用大型系統的分解優化方法，對于大型構造優化，可以按子構造分解或者進展多級分解優化，對于多學科的復雜系統可以按學科分解優化。分解算法的關鍵在于建立各個子問題之間的稿合關系，比方通過使用最優解對參數的靈敏度和采用線性分解等法建立起稿合關系，使得子問題的解相容，從而保證迭代收斂，問題是如何保證一定能求解。并行計算技術引入構造優化設計是一個較新的方向。像遺傳算法，人工神經網絡的方法，在近十年來被引入構造優化設計并開展很快。它們對離散與連續混合變量的全局優化，對開展構造近似重分析的專家系統有其獨到之處。如今的問題是怎樣進步優化質量、精度、加快收斂，增加方法的通

9、用性。拓撲優化、材料優化和形狀優化的集成在機械構造和部件設計中具有重要的實用價值，是近年來出現的并行設計的重要組成部分，仍將是下一步研究工作的重點。拓撲優化可以為構造的方案設計提供科學的根據，使復雜構造和部件在概念設計階段即可靈敏地、理性地優選方案，有望用于大型實際構造優化設計求解。但是要處理龐大的有限元和優化模型計算量增大，應力約束處理、對“多孔狀材料分布圓整化，單元消失可能會對計算模型造成病態等問題。從近幾年來國家自然科學基金所資助的內容來看，單就機械學科涉及優化設計的工程就有近20項，有廣義優化設計，全性能優化設計，模糊優化，可靠性優化，分解優化設計，光機電一體化與人機一體化設計，有基于人工神經網絡的復雜構造優化研究及機械傳動系統性能優化，復雜機電系統解稿與稿合設計理論與方法研究，機電產品的綠色設計理論與方法等，以及今年提出的面向產品的創新的概念設計，軋制件模具的現代設計方法等課題，反映我國已經注意追蹤或跨入世界領先領域的研究工作。另外，優化新方法的研究，形狀優化和拓撲優化，多學科優化，構造優化建模，可靠性問題，構造重分析與靈敏度分析，遺傳算法，神經網絡，人工智能，大規模問題求解，因特網應用等