淺談優化設計在機械設計中的應用實踐

許佳妮

摘要：優化設計在機械設計中的應用效率是非常明顯的，機械的優化設計在本質上來說就是一種多學科的結合體，也就是說，作為一種綜合性質的學科，其能夠解決不少在實際設計工作中的難題。具體的措施方法就是在不同的方案策略之中找到最為適合當前設計理念的設計措施加以應用，通過這種方式將會大大的提升所設計出來的機械質量，保證其工作效率。

關鍵詞：機械設計；優化設計；應用實踐

從目前的機械設計狀況來看，我國的機械設計是處于一個蓬勃發展的階段，不論是在生產質量還是生產的效率上，都是取得了一定的成效的。但是機械設計的優化卻并不是那么的先進與完善，這一點尤其在與國外先進水平相比之下，顯現的尤為突出。而且我國所取得的機械工程設計成果中，優化設計所占的比列并不是很大，沒有起到絕對的支撐作用，這對于我國的機械設計的發展而言是非常不利的。

1 機械設計中的優化設計所展現的定義及內容

要使機械優化設計中所體現出來的重要定義得到展現，就要深入了解并掌握機械優化設計的概念，就應當清楚的認識到機械優化設計是一種全新的科學方式，以及較為完善的設計方式。而且它所設計出來的產品，其質量和效率都是有所保障的。從而，其所體現出來的定義，無非就是人們在實際的生產過程中對于客觀存在事物的高度認可性，所提出的要求就是要在充分保障、尊重事物的客觀規律的同時，積極調動人們自身的思考意識，形成對新事物的正確判斷，使得機械的優化設計能夠更加的符合實際情況，從而在眾多的方案之中尋找到最佳方案。

2 具體的操作實踐之中，機械優化設計應當如何去運作

2.1 采用遺傳算法將有效的提升機械優化設計的質量

不同的機械設計是需要使用不同的優化設計方案的，這是因為機械的優化設計方案存在一個非常明顯的短板所在，那就是其設計方案之間的通用性不佳，就算是可以使用的方案，也只是近類似的方案，難以真正的做到兼容。所以，在這種基礎情況上看來，在進行設計方案確定的時候就應當根據情況的實際性來進行具體優化設計。遺傳算法就是這樣的一個典型代表，遺傳算法最初是由美國的一位大學教授所設立的，它是隨機模仿生物進化過程中的概率形成的算法。這種算法的最優體現就是，不需要任何相關的信息。在保障最大收益的情況之下，直接就能獲得全面性最佳的設計方案，在全面性、最優性方面都能有所保障。在這樣的情況之下，也需要留意的是這種算法在應用時也是具有缺點的，那就是并不能完全的保障下一代的設計方案會比之前的設計方案好，在實際的運用設計中需要去細致辨別，雖然遺傳算法并不能達到一種十全十美的境地，但是觀察目前我國的機械優化設計方案時，其還是具備著不可替代性，相比較與傳統的方案，遺傳算法所起到的作用對于現在的機械優化設計還是很有幫助的。所以伴隨著時代的進步發展，機械工程也變得越來越具有復雜性，如何高效的應對機械工程的復雜性所帶來的相關問題，那就是使用更加先進的優化設計理念進行解決，這是目前最為重要的一個研究課題。

2.2 樹立機械優化設計的基本思路，實施粒子群算法

在進行機械優化設計的時候，應當充分了解機械優化設計的核心理念是什么，也就是說要樹立機械優化設計的基本思路。機械優化設計其實就是運用計算機技術與數學技術的有機結合，按照所設定的預期目標將其實施到具體的機械優化設計中去。機械優化設計正常索引采取的步驟就是分析設計的變量，確定目標約束條件以及函數目標，從而建立相關的優質數學模型，使得整個過程的操作都是在計算機與數學所建立的模型下進行，比如說現目前先進的粒子群算法，就是一個機械優化設計的典型代表。這項技術的發明時間是在1995年所提出的，其主要是通過相關的模擬自然界飛鳥群捕食環節所設想出來的，它的主要運算方式體現在首先經過一個優勢設計進行搜索，然后在與其他優質的機械化設計方案進行對比、篩選，從而實現在復雜空間里的最優質機械設計方案挑選，其與之前所說的遺傳算法相比較而言，原理更加簡單，也更加易于吸收消化，在實際的操作過程中需要調節的參數也并不是很多，大大的降低了難度。而且粒子群算法所獨有的并行搜索技術不僅降低了陷入局部極小誤差的難點，同時還進一步的優化了機械優化設計的計算準確度效率以及計算性能。優化設計在機械設計中就應當使用這種具有高度準確性的優勢計算方法。在進行相關的機械優化設計計算之后，需要對模擬計算出來的效果進行有效的驗證，以達到該方案設計在理論方面具備最優性。值得提醒的一點就是，采用粒子群算法的時候，可以與遺傳算法相結合的使用，兩者都是起著篩選最優方案的作用，對兩次計算的結果進行對比分析，從而也可以保證結果的準確性。

2.3 采用先進的軟件技術協助優化設計

現目前世界范圍內，被廣泛采用的軟件技術就是MATLAB軟件，它是由美國

所推出的一款功能強大的工程計算軟件。其主要的作用，就是通過建立數學函數模型，提供大量的內置函數。在機械優化設計的過程中，就可以直接采用這些函數，獲得相應的數字解，從而達到篩選作用。另外一方面來講，這種先進的軟件將會根據優化設計在機械設計中的實際選擇問題，進行科學有效的判斷，然后再根據判斷出來的類型，選擇所需優化的函數目標，形成相應的模板。在目標模板形成之后，輸出之前所得出的計算值，查看其優化性能是否最佳，并在內部做好相應的記錄，如此反復工作，最后把機械設計的優化設計方案，統統的結合在一起進行計算，使用圖表或者數學曲線模型直觀的展示在工作者面前，讓其清晰的掌握到每種計算方案的優缺點，最后從中甄選出最優的那一個。可見MATLAB軟件是十分強大的，在具體的機械設計當中，就應當充分的結合這種軟件所計算的數值，達到方案的最優化。

3 結語

優化設計在機械優化設計中所起到的作用是巨大的，不僅提高了工程效率，同時也帶動經濟價值的發展，在未來的機械設計領域中，優化設計技術將會得到更加充分的發展，從而實現機械優化設計的目標，最大程度促進工程一體化生產的實現。

參考文獻：

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