淺談優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

張和平

摘 要 建筑工程設(shè)計(jì)不僅能夠全面增強(qiáng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，而且也能夠推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。與此同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)由于涉及的學(xué)科眾多，在處理方面比較復(fù)雜，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)的效率并不高。為此必須通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念，從大量的設(shè)計(jì)方案中尋找最佳的設(shè)計(jì)方案，保證機(jī)械設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量與水平。本文通過(guò)對(duì)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念進(jìn)行分析，明確優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用措施，從而全面提高機(jī)械設(shè)計(jì)的整體效果，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞 優(yōu)化設(shè)計(jì);機(jī)械設(shè)計(jì);應(yīng)用實(shí)踐

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在工程設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用等方面取得了巨大進(jìn)步，但是與國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)相比較而言，還存在著許多方面的差距，尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)的效率不高，安全性、穩(wěn)定性等方面存在明顯的差別。隨著計(jì)算機(jī)等輔助設(shè)備的快速發(fā)展，利用優(yōu)化技術(shù)能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)起到良好的優(yōu)化效果。隨著現(xiàn)代機(jī)械朝向大型化復(fù)雜化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展要求，所以必須要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行全面優(yōu)化。

1機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要定義和內(nèi)涵

在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠在特定條件下獲得最佳的設(shè)計(jì)值，可以確保設(shè)計(jì)方案充分滿足各方面的條件。在機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，最重要的目標(biāo)就是確保設(shè)計(jì)最優(yōu)?！白顑?yōu)”是不斷變化發(fā)展的過(guò)程中，在人們對(duì)世界客觀認(rèn)識(shí)不斷深入的基礎(chǔ)之上，充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，保證設(shè)計(jì)方案達(dá)到最佳。優(yōu)化設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)就是通過(guò)數(shù)學(xué)、物理、科學(xué)等相關(guān)手段，保證最優(yōu)模型，經(jīng)過(guò)大量的設(shè)計(jì)方案實(shí)施之后選出最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。

計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度非常高，能夠從眾多數(shù)據(jù)中快速尋找到最佳的設(shè)計(jì)方案，在建模時(shí)也能夠選擇最優(yōu)解。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠有效減少傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的不必要流程，提高設(shè)計(jì)的整體效率。優(yōu)化設(shè)計(jì)必須要滿足選擇設(shè)計(jì)變量，選擇最佳的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括建模與求解，制定目標(biāo)函數(shù)，列出約束條件等相關(guān)內(nèi)容[1]。

2優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化

要想確保設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，最主要的就是確立一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和性能，而機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化也能夠保證機(jī)械設(shè)計(jì)的整體水平和規(guī)?；a(chǎn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，除了要對(duì)不同的機(jī)械零件尺寸、型號(hào)等參數(shù)進(jìn)行規(guī)定之外，還要確保根據(jù)不同機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化，充分提高機(jī)械優(yōu)化的整體效果。

2.2 綠色設(shè)計(jì)

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中需要消耗大量的能源資源，而隨著人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)融入綠色制造的理念，并將綠色環(huán)保理念貫穿到機(jī)械設(shè)計(jì)之中，能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)和新型設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，提高材料的利用率，從而有效減少自然資源的浪費(fèi)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體效益，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中也能夠減少污染物，避免對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成破壞。其次，通過(guò)對(duì)各種新型的材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用，能夠減少對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染，利用各種環(huán)保輕型材料來(lái)改善機(jī)械產(chǎn)品的環(huán)保性能[2]。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方式

在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要想提高機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性，必須要積極地控制人為偏差，保證零部件的精準(zhǔn)度達(dá)到提升，而且還要對(duì)加工工具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保測(cè)量工具符合客戶的實(shí)際要求，在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該改善家具等加工工具，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的整體精度，有效減少對(duì)機(jī)械造成的不良影響，機(jī)械設(shè)計(jì)人員必須要針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題采取相應(yīng)的處理對(duì)策，提高設(shè)計(jì)的精確度。還要對(duì)精度工具進(jìn)行測(cè)量或改進(jìn)，保證精度的整體利用效果，設(shè)計(jì)人員還要提高誤差控制的整體范圍，保證設(shè)計(jì)水平的全面提升。以往機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可能將重點(diǎn)放在單一的零部件上，或者僅僅考慮某個(gè)方面的參數(shù)及相關(guān)學(xué)科的影響，致使最后的優(yōu)化效果不好，甚至出現(xiàn)了由于考慮不周全導(dǎo)致的自相矛盾，這就意味著優(yōu)化設(shè)計(jì)一定會(huì)向著多交叉學(xué)科和總體化的趨勢(shì)發(fā)展。

2.4 明確設(shè)計(jì)加工質(zhì)量

在機(jī)械設(shè)計(jì)加工時(shí)，需要對(duì)表面的粗糙度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，保證機(jī)械設(shè)備的物理性能使用壽命和設(shè)備可靠性達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)要想全面提高機(jī)械表面設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，必須要盡量加強(qiáng)機(jī)械加工的質(zhì)量控制，在選擇刀具時(shí)要控制好刀具的切削用量，減少表面粗糙度，而且還要設(shè)計(jì)合理的切削效果。同時(shí)還要保證材料設(shè)計(jì)符合要求，保證切削穩(wěn)定操作。算法是工程設(shè)計(jì)中重要的鑰匙，更為縝密和先進(jìn)的算法可以用于解決工程中不斷出現(xiàn)的具體問(wèn)題，高效和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃惴梢允沟糜?jì)算的時(shí)間和難度大幅降低，并且提高容錯(cuò)率降低出錯(cuò)的可能性。通過(guò)對(duì)算法方面的優(yōu)化顯然是機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中的熱門(mén)方向[3]。

2.5 應(yīng)用新的技術(shù)手段

隨著當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)水平不斷提高，各種新理念新技術(shù)層出不窮，為了保證機(jī)械設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量與水平，在設(shè)計(jì)時(shí)工作人員要根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械零部件加工制造的全面應(yīng)用，通過(guò)新的設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)方法開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，盡量減少能源資源的消耗，保證零件負(fù)荷運(yùn)行環(huán)境的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還要確保機(jī)械設(shè)計(jì)的精確度符合標(biāo)準(zhǔn)，盡量選擇適宜的設(shè)計(jì)方案。在建模時(shí)要充分把握優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理念，數(shù)學(xué)模型的基本技術(shù)要求，要求設(shè)計(jì)人員必須要掌握專業(yè)的知識(shí)和技能。

在機(jī)械化優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須充分運(yùn)用計(jì)算方法和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論的知識(shí)，根據(jù)設(shè)定好的目標(biāo)判斷電子計(jì)算機(jī)優(yōu)化的整體內(nèi)容，從而最大程度上提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的整體效果，盡量減少機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本，增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的性能。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)必須依托計(jì)算機(jī)運(yùn)用較高的精密力學(xué)和數(shù)學(xué)規(guī)劃思維，對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行充分分析，提出目標(biāo)函數(shù)，并且建立最終的約束條件，從而得到相關(guān)的設(shè)計(jì)結(jié)果[4]。

3結(jié)束語(yǔ)

從目前來(lái)看，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，如果不能真實(shí)地反映出產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效果，很容易導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)，達(dá)不到預(yù)期使用要求，為此在新時(shí)期必須積極通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念，保證機(jī)械設(shè)計(jì)的制造加工水平全面提升。不但需要引入先進(jìn)的加工技術(shù)，還要增強(qiáng)加工設(shè)備自身的性能，提高數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的整體效果。

參考文獻(xiàn)

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[2] 徐立華，吳錚.可視化方法在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（23）：46.

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