淺談結構優化設計與機械產品設計

宋廣吉 王勁松

摘 要：隨著社會的發展以及科技的進步，我國的經濟水平得到了質的飛躍。在此過程中我國機械設計水平也得到了發展，從而有效地提升了制造企業的生產效率。而隨著信息技術以及計算機技術的發展，為機械產品設計以及結構優化設計帶來了新的發展機遇，基于此，本文通過對現代機械產品的特點以及設計技術進行闡述，分析機械結構優化設計方案，從而希望提升機械產品的生產和應用效率。

關鍵詞：結構優化設計;機械產品;設計

引言

隨著社會的發展機械產品應用范圍越來越廣泛，為了更好地發揮機械產品在人們工作和生活中的優勢作用，必須要加強機械產品結構優化設計能力。對于我國機械產品的優化設計而言，已經取得了驕人的成績，進而有效地提升了機械產品的使用性能以及機械企業的核心競爭力。

1 機械產品設計特點以及機械設計技術

1.1現代機械產品的特點

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

1.2現代機械設計技術

第一，AGV技術。AGV指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。工業應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。在該技術設計中僅通過對電機運行速度的智能控制即可以實現機械設計的有效控制;第二，數字化設計技術。隨著信息技術的發展，在現代機械設計技術中數字化技術也得到了廣泛的應用，其不僅有效地提升了設計水平，而且還提升了機械產品的設計性能。在進行數字化設計過程中，主要是依托于構建數字模型，然后再通過計算機調試等方式來發現設計中存在的問題并進行改正優化。在新時代發展背景下，數字化機械產品設計貫穿了整個產品生產周期，所以不僅可以實現資源的配置，而且還提升了設計的可靠性;第三，并行化設計技術。并行化設計技術可為說是機械產品設計未來發展的必然趨勢，因為，隨著社會的發展機械產品在各行各業中的優勢作用逐漸凸顯出來，所以在此過程中必須要確保機械產品性能的穩定和安全性。在進行產品設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品所需的機械功能，進而實現不同機械設備功能之間的互補，而通過并行化設計技術則可以有效的滿足上述要求，提升機械產品的生產效率;第四，智能化設計技術。在進行機械產品設計的過程中，自動化技術也得到了廣泛的應用并引起了相關人員的高度重視，為此，為了更好地實現機械產品設計的自動化發展，設計師必須要合理的應用智能化設計技術，高效的完成設計工作，并通過智能化技術的應用使產品的性能得到完善。除此以外，為了貫徹和落實可持續發展觀，在進行機械產品設計過程中還應當注意綠色環保設計，從而促進機械行業的長久發展。

2 機械結構優化設計

2.1優化拓撲結構設計

傳統的結構優化方式中，設計人員往往將結構參數的優化作為重點研究對象，而忽略了對機械零部件拓撲結構的優化，而且缺乏相關的設計規則以及研究內容等，也導致設計人員對其零部件拓撲結構的優化不夠重視。而隨著我國工業機械水平的不斷提升，相關人員也逐漸意識到為了有效地提升機械產品的結構性能，就必須要對其拓撲結構進行優化設計。為此，在優化拓撲結構設計時必須要加強對以下兩個方面的重視力度，即連續以及離散結構的優化設計。其中，連續結構的優化指的主要是空洞的形狀、數量以及分布的范圍等的優化;而離散結構的優化重點則指的是對不同關鍵位置設計的優化，所以在此過程中必須要確定產品設計的關鍵點。

2.2優化形狀結構設計

對于機械產品的形狀結構的優化設計而言，因為機械設備的使用性能會受到諸多因素的影響，所以在實際的優化過程中必須要進入深入研究。總的來講，對于工業以及制造企業而言，其在生產過程中均會使用到大量的大型機械設備，而此類設備，內部結構較為復雜，其構件的形狀也趨于多樣化，為此對于該類型機械形狀結構的優化難度較大。在上世紀中期，隨著國內工業以及制造業的興起，國內外逐漸加強了對機械產品設計優化的研究，以求提升機械設備的生產效率，對于我國而言，對于機械結構形狀的優化主要以機械零部件結構優化、形狀設計優化以及制造業機器人優化等幾個方面。

2.3優化機械結構設計尺寸

對于機械行業而言，在對機械產品進行優化的過程中，其結構尺寸本身就是整個設計工作的重點組成部分，并且對于機械產品尺寸的精準度要求也較高。在機械結構設計過程中，相關設計人員必須要意識到零部件自身尺寸對于機械產品性能以及生產效率將起到直接影響作用。如果將多個零部件組裝應用在某一機械產品中，一旦某一個零部件尺寸無法滿足生產需求勢必會導致其連接的各個零部件的使用性能均會造成不良影響，譬如導致各零部件的磨損增加，甚至嚴重導致生產的停運等。換而言之，如果機械設備所使用的零部件數量越多，其對于零部件尺寸精度要求也就越高;除此以外，在進行機械產品尺寸結構優化的構成中，還要確保拓撲以及產品結構形狀保持不變，之后再通過計算機技術精準的將零部件尺寸精準、高效地進行優化調整，進而提升機械產品的生產效率。

2.4動態性能優化設計

所謂機械產品的動態性能指的主要是，當機械產品結構在受到外界因素的作用時，其勢必會導致產品表面出現不同程度的變化。通過分析和優化機械產品的動態性能可以有效地掌握機械產品的使用壽命以及所能承受的最大工作強度。為此，加強機械產品結構動態性能優化，可以有效地降低機械設備的運作負擔，提升機械設備的使用壽命。

總而言之，對機械產品設計以及結構進行優化設計，不僅可以有效地提升機械產品的性能以及質量，而且還可以有效的推動機械行業的長久發展。通過對機械結構的優化，可以提升機械產品的使用周期，為企業謀求更大的經濟效益，為此相關人員必須要不斷與時俱進，充分的結合新技術、新科技，加強機械產品設計以及結構優化設計能力，提升機械設計水平。

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