淺談優化設計在機械設計中的應用實踐

張和平

摘 要 建筑工程設計不僅能夠全面增強社會生產力的發展，而且也能夠推動社會進步，對社會的經濟發展具有重要作用。與此同時，機械設計由于涉及的學科眾多，在處理方面比較復雜，導致機械設計的效率并不高。為此必須通過優化設計的理念，從大量的設計方案中尋找最佳的設計方案，保證機械設計的整體質量與水平。本文通過對機械優化設計的概念進行分析，明確優化設計對機械設計中的具體應用措施，從而全面提高機械設計的整體效果，促進社會經濟的快速發展。

關鍵詞 優化設計;機械設計;應用實踐

引言

隨著我國社會經濟的快速發展，在工程設計和工程應用等方面取得了巨大進步，但是與國外的先進技術相比較而言，還存在著許多方面的差距，尤其是機械設計的效率不高，安全性、穩定性等方面存在明顯的差別。隨著計算機等輔助設備的快速發展，利用優化技術能夠對機械設計起到良好的優化效果。隨著現代機械朝向大型化復雜化的方向發展，傳統的設計方案已經無法適應新時代的發展要求，所以必須要對機械設計進行全面優化。

1機械優化設計的主要定義和內涵

在機械設計的過程中，通過優化設計能夠在特定條件下獲得最佳的設計值，可以確保設計方案充分滿足各方面的條件。在機械設計優化的過程中，最重要的目標就是確保設計最優。“最優”是不斷變化發展的過程中，在人們對世界客觀認識不斷深入的基礎之上，充分發揮人的主觀能動性，保證設計方案達到最佳。優化設計的最終目標就是通過數學、物理、科學等相關手段，保證最優模型，經過大量的設計方案實施之后選出最優秀的設計方案。

計算機的計算速度非常高，能夠從眾多數據中快速尋找到最佳的設計方案，在建模時也能夠選擇最優解。通過優化設計能夠有效減少傳統設計的不必要流程，提高設計的整體效率。優化設計必須要滿足選擇設計變量，選擇最佳的優化設計方法，包括建模與求解，制定目標函數，列出約束條件等相關內容[1]。

2優化設計在機械設計中的實踐應用

2.1 設計的標準化

要想確保設計標準化，最主要的就是確立一個統一的規范標準，提高產品設計質量和性能，而機械設計標準化也能夠保證機械設計的整體水平和規模化生產。在機械設計時，除了要對不同的機械零件尺寸、型號等參數進行規定之外，還要確保根據不同機械設計的特點和規律進行優化，充分提高機械優化的整體效果。

2.2 綠色設計

在機械設計制造中需要消耗大量的能源資源，而隨著人們的環保意識不斷增強，在機械設計時通過融入綠色制造的理念，并將綠色環保理念貫穿到機械設計之中，能夠將機械設計和新型設計緊密結合，提高材料的利用率，從而有效減少自然資源的浪費，提高機械設計制造的整體效益，在機械設計的過程中也能夠減少污染物，避免對自然生態環境造成破壞。其次，通過對各種新型的材料進行開發與利用，能夠減少對生態環境造成的污染，利用各種環保輕型材料來改善機械產品的環保性能[2]。

2.3 優化設計方式

在機械優化設計時，要想提高機械設計的合理性，必須要積極地控制人為偏差，保證零部件的精準度達到提升，而且還要對加工工具進行優化設計，確保測量工具符合客戶的實際要求，在機械設計時還應該改善家具等加工工具，提高機械設計的整體精度，有效減少對機械造成的不良影響，機械設計人員必須要針對機械設計問題采取相應的處理對策，提高設計的精確度。還要對精度工具進行測量或改進，保證精度的整體利用效果，設計人員還要提高誤差控制的整體范圍，保證設計水平的全面提升。以往機械結構優化設計可能將重點放在單一的零部件上，或者僅僅考慮某個方面的參數及相關學科的影響，致使最后的優化效果不好，甚至出現了由于考慮不周全導致的自相矛盾，這就意味著優化設計一定會向著多交叉學科和總體化的趨勢發展。

2.4 明確設計加工質量

在機械設計加工時，需要對表面的粗糙度進行準確判斷，保證機械設備的物理性能使用壽命和設備可靠性達到預期標準，所以在機械設計時要想全面提高機械表面設計的整體質量，必須要盡量加強機械加工的質量控制，在選擇刀具時要控制好刀具的切削用量，減少表面粗糙度，而且還要設計合理的切削效果。同時還要保證材料設計符合要求，保證切削穩定操作。算法是工程設計中重要的鑰匙，更為縝密和先進的算法可以用于解決工程中不斷出現的具體問題，高效和嚴謹的算法可以使得計算的時間和難度大幅降低，并且提高容錯率降低出錯的可能性。通過對算法方面的優化顯然是機械設計優化設計過程中的熱門方向[3]。

2.5 應用新的技術手段

隨著當前機械設計水平不斷提高，各種新理念新技術層出不窮，為了保證機械設計的整體質量與水平，在設計時工作人員要根據機械設計的發展趨勢，加強對機械零部件加工制造的全面應用，通過新的設計理念設計方法開展設計工作，盡量減少能源資源的消耗，保證零件負荷運行環境的設計要求，同時還要確保機械設計的精確度符合標準，盡量選擇適宜的設計方案。在建模時要充分把握優化設計的基本理念，數學模型的基本技術要求，要求設計人員必須要掌握專業的知識和技能。

在機械化優化設計的過程中，必須充分運用計算方法和數學規劃理論的知識，根據設定好的目標判斷電子計算機優化的整體內容，從而最大程度上提高優化設計的整體效果，盡量減少機械產品的設計成本，增強機械產品的性能。機械優化設計必須依托計算機運用較高的精密力學和數學規劃思維，對設計變量進行充分分析，提出目標函數，并且建立最終的約束條件，從而得到相關的設計結果[4]。

3結束語

從目前來看，在機械設計的過程中，如果不能真實地反映出產品設計的效果，很容易導致機械設計，達不到預期使用要求，為此在新時期必須積極通過優化設計的理念，保證機械設計的制造加工水平全面提升。不但需要引入先進的加工技術，還要增強加工設備自身的性能，提高數控機床的加工質量，從而實現機械優化設計的整體效果。

參考文獻

[1] 顧士林.機械工程的可靠性優化設計分析[J].內燃機與配件，2019 （24）：216-217.

[2] 徐立華，吳錚.可視化方法在機械優化設計中的應用[J].南方農機，2019，50（23）：46.

[3] 張榮寶.機械結構優化設計應用與趨勢研究[J].設備管理與維修，2019（18）：86-87.

[4] 邢寶慶.機械產品設計的結構優化技術運用實踐[J].中國設備工程，2019（12）：79-80.