淺談結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計

宋廣吉 王勁松

摘 要：隨著社會的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，我國的經(jīng)濟(jì)水平得到了質(zhì)的飛躍。在此過程中我國機(jī)械設(shè)計水平也得到了發(fā)展，從而有效地提升了制造企業(yè)的生產(chǎn)效率。而隨著信息技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，基于此，本文通過對現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的特點以及設(shè)計技術(shù)進(jìn)行闡述，分析機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案，從而希望提升機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用效率。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;機(jī)械產(chǎn)品;設(shè)計

引言

隨著社會的發(fā)展機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用范圍越來越廣泛，為了更好地發(fā)揮機(jī)械產(chǎn)品在人們工作和生活中的優(yōu)勢作用，必須要加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能力。對于我國機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計而言，已經(jīng)取得了驕人的成績，進(jìn)而有效地提升了機(jī)械產(chǎn)品的使用性能以及機(jī)械企業(yè)的核心競爭力。

1 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計特點以及機(jī)械設(shè)計技術(shù)

1.1現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的特點

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計也逐漸朝著自動化、智能化方向發(fā)展。同時在新時代人們對于機(jī)械產(chǎn)品的個性化需求越來越高，為此也促使了機(jī)械產(chǎn)品的個性化發(fā)展。機(jī)械產(chǎn)品的智能化而言，主要是因為在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計以及制造過程中，往往會應(yīng)用到大量先進(jìn)的制造技術(shù)、設(shè)計技術(shù)等，從而促使機(jī)械產(chǎn)品性能的多樣化。另外，機(jī)械產(chǎn)品也逐漸成系統(tǒng)化發(fā)展趨勢，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計時，通常會將多個元素融合到一個固定系統(tǒng)中，從而促使各個元素間相互獨立的同時還具有一定的關(guān)聯(lián)，設(shè)計時則會根據(jù)不同的設(shè)計需求來設(shè)計不同的工作模塊，然后將模塊進(jìn)行組合形成一個多功能的系統(tǒng)。

1.2現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計技術(shù)

第一，AGV技術(shù)。AGV指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運輸車。工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運車，以可充電之蓄電池為其動力來源。在該技術(shù)設(shè)計中僅通過對電機(jī)運行速度的智能控制即可以實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計的有效控制;第二，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計技術(shù)中數(shù)字化技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，其不僅有效地提升了設(shè)計水平，而且還提升了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計性能。在進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計過程中，主要是依托于構(gòu)建數(shù)字模型，然后再通過計算機(jī)調(diào)試等方式來發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并進(jìn)行改正優(yōu)化。在新時代發(fā)展背景下，數(shù)字化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計貫穿了整個產(chǎn)品生產(chǎn)周期，所以不僅可以實現(xiàn)資源的配置，而且還提升了設(shè)計的可靠性;第三，并行化設(shè)計技術(shù)。并行化設(shè)計技術(shù)可為說是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計未來發(fā)展的必然趨勢，因為，隨著社會的發(fā)展機(jī)械產(chǎn)品在各行各業(yè)中的優(yōu)勢作用逐漸凸顯出來，所以在此過程中必須要確保機(jī)械產(chǎn)品性能的穩(wěn)定和安全性。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的過程中不能僅僅單獨考慮其某一使用功能，而需要同時考慮到其他產(chǎn)品所需的機(jī)械功能，進(jìn)而實現(xiàn)不同機(jī)械設(shè)備功能之間的互補(bǔ)，而通過并行化設(shè)計技術(shù)則可以有效的滿足上述要求，提升機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率;第四，智能化設(shè)計技術(shù)。在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的過程中，自動化技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用并引起了相關(guān)人員的高度重視，為此，為了更好地實現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的自動化發(fā)展，設(shè)計師必須要合理的應(yīng)用智能化設(shè)計技術(shù)，高效的完成設(shè)計工作，并通過智能化技術(shù)的應(yīng)用使產(chǎn)品的性能得到完善。除此以外，為了貫徹和落實可持續(xù)發(fā)展觀，在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計過程中還應(yīng)當(dāng)注意綠色環(huán)保設(shè)計，從而促進(jìn)機(jī)械行業(yè)的長久發(fā)展。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式中，設(shè)計人員往往將結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化作為重點研究對象，而忽略了對機(jī)械零部件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，而且缺乏相關(guān)的設(shè)計規(guī)則以及研究內(nèi)容等，也導(dǎo)致設(shè)計人員對其零部件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化不夠重視。而隨著我國工業(yè)機(jī)械水平的不斷提升，相關(guān)人員也逐漸意識到為了有效地提升機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能，就必須要對其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。為此，在優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計時必須要加強(qiáng)對以下兩個方面的重視力度，即連續(xù)以及離散結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。其中，連續(xù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化指的主要是空洞的形狀、數(shù)量以及分布的范圍等的優(yōu)化;而離散結(jié)構(gòu)的優(yōu)化重點則指的是對不同關(guān)鍵位置設(shè)計的優(yōu)化，所以在此過程中必須要確定產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵點。

2.2優(yōu)化形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于機(jī)械產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計而言，因為機(jī)械設(shè)備的使用性能會受到諸多因素的影響，所以在實際的優(yōu)化過程中必須要進(jìn)入深入研究?？偟膩碇v，對于工業(yè)以及制造企業(yè)而言，其在生產(chǎn)過程中均會使用到大量的大型機(jī)械設(shè)備，而此類設(shè)備，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其構(gòu)件的形狀也趨于多樣化，為此對于該類型機(jī)械形狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化難度較大。在上世紀(jì)中期，隨著國內(nèi)工業(yè)以及制造業(yè)的興起，國內(nèi)外逐漸加強(qiáng)了對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化的研究，以求提升機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率，對于我國而言，對于機(jī)械結(jié)構(gòu)形狀的優(yōu)化主要以機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化、形狀設(shè)計優(yōu)化以及制造業(yè)機(jī)器人優(yōu)化等幾個方面。

2.3優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸

對于機(jī)械行業(yè)而言，在對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化的過程中，其結(jié)構(gòu)尺寸本身就是整個設(shè)計工作的重點組成部分，并且對于機(jī)械產(chǎn)品尺寸的精準(zhǔn)度要求也較高。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員必須要意識到零部件自身尺寸對于機(jī)械產(chǎn)品性能以及生產(chǎn)效率將起到直接影響作用。如果將多個零部件組裝應(yīng)用在某一機(jī)械產(chǎn)品中，一旦某一個零部件尺寸無法滿足生產(chǎn)需求勢必會導(dǎo)致其連接的各個零部件的使用性能均會造成不良影響，譬如導(dǎo)致各零部件的磨損增加，甚至嚴(yán)重導(dǎo)致生產(chǎn)的停運等。換而言之，如果機(jī)械設(shè)備所使用的零部件數(shù)量越多，其對于零部件尺寸精度要求也就越高;除此以外，在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品尺寸結(jié)構(gòu)優(yōu)化的構(gòu)成中，還要確保拓?fù)湟约爱a(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀保持不變，之后再通過計算機(jī)技術(shù)精準(zhǔn)的將零部件尺寸精準(zhǔn)、高效地進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而提升機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

2.4動態(tài)性能優(yōu)化設(shè)計

所謂機(jī)械產(chǎn)品的動態(tài)性能指的主要是，當(dāng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在受到外界因素的作用時，其勢必會導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)不同程度的變化。通過分析和優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品的動態(tài)性能可以有效地掌握機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命以及所能承受的最大工作強(qiáng)度。為此，加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)動態(tài)性能優(yōu)化，可以有效地降低機(jī)械設(shè)備的運作負(fù)擔(dān)，提升機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

總而言之，對機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，不僅可以有效地提升機(jī)械產(chǎn)品的性能以及質(zhì)量，而且還可以有效的推動機(jī)械行業(yè)的長久發(fā)展。通過對機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可以提升機(jī)械產(chǎn)品的使用周期，為企業(yè)謀求更大的經(jīng)濟(jì)效益，為此相關(guān)人員必須要不斷與時俱進(jìn)，充分的結(jié)合新技術(shù)、新科技，加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能力，提升機(jī)械設(shè)計水平。

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