机械优化设计

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机械优化设计范文第1篇

关键词 机械原理 机械设计 课程优化

机械原理与机械设计课程开设历史悠久，两门课程始终作为全国各工科院校机械类专业主干技术基础课程。近年来，随着机械学科的飞速发展、我国高等学校机械类专业人才培养实施宽口径化、21 世纪人才综合能力培养的需求，再次审视两门课程的教学体系、课程内容和教学方法，认为依旧存在问题需要探究与改革。

一、存在的问题

（一）内容有交叉与重复现象。机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大，课程内容自成体系，相互之间缺少衔接，存在内容交叉和重复的问题。

（二）缺少系统性。两门课程缺少对机械系统的介绍，学生学完了两门课程，仍对机械没有整体的认识，对机械的设计过程缺少了解，两门课程的总体效能未能充分显现。

（三）实践环节不足。两门课程的实践环节难以适应对学生工程意识和实践能力培养的需求，缺少主动性实践的环境。

二、理论教学体系的整合与优化

机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计等环节，通过机械原理和机械设计课程的学习，学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识，还应对机械系统有一个整体的认识，并应了解机械产品设计的基本过程。为此笔者尝试突破“机械原理”和“机械设计”两课程的界线，将教学内容和教学环节进行了重组、融合及整体优化，合并为“机械设计课程。

（一）课程目标。通过本课程理论教学、实验及课程设计等环节，实现总体教学目标：培养学生的工程意识和创新精神；使学生对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想；掌握机械系统设计的基础知识，初步具备一般机械方案设计和分析的能力；掌握常用机构及其传动的运动学设计和工作能力设计的基本知识，掌握通用零部件设计计算和选用的基本知识，初步具备一般通用机械的设计能力；培养学生查阅和运用机械设计相关标准、手册及网络息等技术资料的能力。

（二）理论教学体系。在有限的学时内，合理取舍课堂教学内容，是关系到能否真正实现课程目标的关键。经过多年的仔细斟酌、反复探究，提出精、宽、新的授课原则：精——精选重点和难点的内容进行详解与指点，避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时；宽——拓宽学生的知识面，注重工程应用，启发学生举一反三；新——注重机械学科发展、将机械学科的科研成果融入教学，让学生了解机械学科的新技术、新方法。

三、实践教学体系的构建

实践教学体系由实验教学、机械实例分析与设计（大作业）、典型机械设计（课程设计）三部分组成。三个模块均以加强自学能力、研究能力、动手能力及工程意识与创新精神为培养目标。

（一）实验教学。在实验教学中将计算机技术和网络技术与现代实技术相结合，加强实验内容的综合性与设计性，如增开了典型机器与机构分析、机构系统创意组合、机械系统创意组合等综合性实验，对启迪学生的创新意识和培养学生的设计能力起到非常积极的作用。

（二）机械实例分析与设计。本课程传统的课外作业内容虽然对一些基本概念、定义的理解起到一定的作用，但是由于各章相对独立、就题论题、解题方法千人一面等问题，让学生感到枯燥无味，抄袭现象严重。为了解决此问题，将“书本习题”大大减少，增加数个综合性、实践性很强的机械实例分析大作业。

（三）课程设计。课程设计是很重要的一个教学环节，课程设计的性质决定了它在对学生进行素质教育，培养学生工程意识和设计能力等方面具有独特的优势。原来的机械原理和机械设计的课程设计是分开的，相互之间没有联系，机械原理的课程设计是以机构的分析为主，机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主，教师不仅限定了设计题目和方案，还给学生提供了非常齐全的参考资料，学生的创新意识得不到发挥。将两门课程的课程设计进行了优化整合，从题目的选择到实施过程，更加符合现代机械的设计思路，即把过去仅进行机构和零部件的尺度综合、运动分析和动力分析，改变为进行机械系统的综合设计。使学生的创新潜能得到了发挥，提高了设计的能力、计算机运用能力、形象思维的能力。

四、教学方法与手段的改革

近年来，随着两门课程体系的改革和深化，课程内容不断更新和增加，但教学学时相对减少，学时与内容成了突出矛盾。如何激发学生兴趣、启迪学生的潜能, 提高学习的自主性和能动性,使学生在较短的时间内掌握机械设计的基本理论与方法；如何培养学生的工程意识、创新精神和设计能力，是教学方法和教学手段研究的重要课题。

（一）从培养兴趣入手。兴趣是成才的起点，是成就事业的沃土。学习兴趣能激励学生充分发挥学习潜能，提高学习效率和质量。

（二）开放式教学。开放式的教学方法，一是要打破传统的“一本书”，大力提倡课外阅读，让学生了解教科书之外相关领域的知识，更要让学生了解新理论、新方法和新技术。二是打破“一言堂”，给学生适当的“自由”，鼓励学生向老师提出问题，帮助学生树立“不唯书、不唯师、只唯实”的实事求是精神；三是教师不要把所有的知识点得“完美无缺”，要给学生的自学留有余地和空间。

（三）倡导主动实践。被动实践是指实践的对象、方法、程序等关键要素都是由老师制定的, 学生在老师规定的框架中, 沿着老师制定的路线去完成实践任务。

参考文献：

[1]濮良贵,纪明刚.机械设计（第八版）[M].高等教育出版社TH122.2006.5.

机械优化设计范文第2篇

关键词：农机；机械设计；安全

近年来,农村市场的发展非常快，在市场发展趋势下，我国农业机械生产企业也在变化着，现阶段的农机产品更加多元化、动态化。随着农机产品功能的日益完善、容量和参数的不断增大、机电一体化的发展，农机产品的机构也变得复杂了，操作条件也变高了，同时生产时产品发生故障和实效的潜在可能性也变大了，因此农机产品的可靠性问题日益突出。很多发达国家对农机产品设立了安全性指标，指标的高低决定着产品的价格和销售量，这样表明农机产品必须重视其安全可靠性。

1农机设计平台

1.1农业机械设计平台建立困难的原因

农业机械季节的时效性要求太高，农业机械设计的如何需要进行田间作业试验，通过试验判断，但是因为时效性的问题导致如果实验中农机产品发生了问题，那么往往是在下一个季节我们才可以验证修正效果，这一点对于需要不断试验的农机设计来说影响很大。同时农业机械设计会受到农机工作环境的影响，不同种子的效果不相同、农机工作环境恶劣与好、土壤与水分都会影响。另外，农机设计上要求尽量节省成本。近年来多有外国公司在中国的工厂进行农机设计，他们有资金和技术，国内产品的竞争力主要是为了适应中国的农产品的需求和成本，与国外产品竞争是很明显的。

1.2农业机械现代化设计方法

现代农业机械设计研究和设计工作主要在室内通过电脑和银行测试的季节性农业研究解决的问题。原型的现场性能测试的研究结果，分配单成功，从而大大缩短了开发周期。原型开发的最大的投资基金之一，因为原型的高成功率，强大的研发成本降低。农业机械现代化设计采用先进的优化方法，精度高，设计和开发接近目标计算机的理想值。

2农机安全设计

2.1减少事故发生概率

在农业机械的设计和制造中，需要考虑材料的使用性能和工艺性能，并且还需要考虑材料的经济价值、环境原则，农机性能的实用性主要体现在选择材料是成本低的金属和非金属材料且可以满足农机安全性。其中比较常用的材料是钢管、冷弯型刚、合金钢和低合金钢、特种铸铁等，现阶段农机设计观念需要更新，为了提高农机产品安全可靠性，要本着以人为本、安全为核心、环保节能高效的设计理念，以可靠性设计技术为农机产品提供最大限度的安全保障。

2.2改善操作环境

在农机设计中要注意一些人体常常接触的机械外形地方，要把这部分尽量弄平整、光滑，去除容易造成人体伤害的突出的、尖锐的刺和角，且要注意不要影响正常使用。同时对于连接固件的长度，在设计中也要保证符合人体工程学原理，方便人员操作、保养等。农机部件间的距离，主工作和其他工作间的距离，必须严格遵守安全规定进行设计，尽量限制操作，运动部件的质量和速度、往复运动部件的行程和加速，尽可能的降低农机工作时的噪声、震动和表面温度等。

2.3提高机械化程度

农机设计上要提高机械化程度，让人工操作做到最少，对于无法消除的危险因素，要采用合适的安全防护措施，如加个防护装置来做到人机隔离，以此来规避风险。有些位置的安全保护需要一定的自我保护功能，在需要的时候和被保护部件的动力传输连接，如果为了进行有必要的维修或误操作打开了安全保护装置，这个时候农机也会自动切断动力传输，尽可能的发挥安全保护装置的作用。安全保护装置设计上要考虑到使用者的实际情况，考虑到使用者的使用习惯，尽可能便于操作者对农机的操作，避免人为拆除安装保护装置的现象。

3如何提高农机产品的安全性

3.1成型上市产品如何提高安全性

对于已经开始投入使用的农机产品，如果要提高其可靠性，需要看看农机的使用情况，也就是成本的问题，如果把已经成型的产品进行重新设计修改，成本是相当的高，这也就违背了进行安全可靠设计，降低成本延长农机使用寿命的目的。可以加强农机厂方和使用方的沟通，厂方通过收集用户的使用信息反馈，可以寻找产品的不足之处，并进行修正。用户在使用农机的过程中可以多多进行使用记录，如运行情况和维修情况记录，同时对于实际操作中所产生问题进行简单说明和分析，对于如何处理也进行记录一并反馈给厂方。通过相应的信息分析，相关设计人员可以在生产过程中做出可靠性的监控和相应的分析,找出发生问题的地方，并进行产品设计的修正和改进，并在此基础上总结出可靠性的设计规范。通过不断的收集用户反馈信息，设计人员把这些问题进行汇总，从而形成产品设计的可靠性规范。这样企业在设计出的农机产品，就是高质量、高可靠性的产品了。

3.2未上市的农机产品如何提高安全性

在生产定型阶段，要对批量生产的农机产品进行可靠性保证的评审和鉴定；生产阶段保障农机产品的安全性，主要在控制相关工序，相关部件的安全性。在农机装备的设计阶段就要提出农业装备可靠性和定量的需求，并设立相关的方案和改进的措施，并明确的提出农机产品安全可靠性的指标和如何进行审核；研制的过程中必须严格按照计划开展安全可靠性的设计、分析和相关试验工作；产品设计定型阶段，要加强相关的安全可靠性试验，及时发现问题，及时进行修正。同时，为了提高农机产品的安全可靠性，必须加强农机产品的相关配套件的管理，以此来减少企业进行可靠性研究的工作量,提高农机产品的质量。由于产品在整个研制阶段可靠性是一个增长的过程,如果一个环节失控,可靠性就会达不到要求,为此必须对其采取全程监控加强可靠性管理工作。

【参考文献】

机械优化设计范文第3篇

关键词：动态优化方法；农业机械；机械设计

引言

近年来，各国对机械设备振动过程中造成的损害以及事故越来越重视。农业机械作为农业技术路线选择的重点，体现了农业生产水平的基础，也受到了广泛重视。在传统的农业机械设计中，科研人员和生产制造商通常对农业机械采用数学模型的方法进行设计，并且利用模拟优化的方法对结构进行优化设计。这通常造成的误差较大，不能很好地适应市场，且生产的农业机械质量较差。动态优化方法是近几十年来新兴的一种消除以及减少机械有害振动和噪声的方法。它基于农业机械的动力学性能对农业机械进行结构改造，以达到最优结构设计的一种方法。一般来说，它是基于数学建模的方法，对模型结构进行研究和分析得出其动态特性。即在合理条件下对机械结构进行修改或者重新设计，得出农业机械最合理的机构。在农业机械设计中采用动态优化方法，可以有效提高农业机械的质量，并提升和培养其市场竞争力，因此得到了广大专业人士的响应。

1动态优化方法的概述

目前，机械产品越来越高速，其精度也越来越高，质量越来越轻。对机械机构的动态特性进行分析，可以对机械结构的优化提供可靠的依据。机械结构的动态特性指的是基于机构的弹性变形、运动副的变形、原动机的输入速度波动等因素，对机械机构本身的频率、阻尼以及机械在动载荷作用下产生的响应进行分析，得出响应结果。随着社会的进步和科技的发展，动态优化设计在机械设计方面的运用越来越广泛。现代动态优化设计指的是在产品的研发过程中，对机械产品的运动学和动力学进行求解，并且分析和计算与之相关的动态可靠性、安全性、疲劳强度和工作寿命等问题，从而确保所研发的产品满足实际生产、生活所需要的结构性能。而现代农业机械在现今科技化的社会中，其所要求的速度越来越高、结构越来越复杂、精度越来越高、功能也越来越齐全。在这样的要求下，对产品的动态可靠性、安全性、疲劳强度和工作寿命等问题的研究成了必不可少的一环。因此，产品的动态优化方法也越来越重要，它可将问题解决在设计阶段，从而大大减少生产成本，在激烈的市场竞争中相对传统机械设计有更强的适应能力，对实际生产有十分重要的意义。农业机械设计中，动态优化方法的研究与应用可分为狭义动态优化方法和广义动态优化方法。狭义的动态优化方法主要通过对农业机械零部件进行研究，采用理论研究结合模型试验的方法，从而找出产品设计中的缺陷，进而对零部件的结构进行修改。而现代农业机械中，越来越向广义动态优化方法过渡，其大大扩展了狭义动态优化方法的内容。它研究的是有关机械运动过程中的动力学、运动学以及动态特性等问题。简单来说，农业机械中的动态优化方法是对系统参数的数值进行优化，结合数学规划理论、机械振动理论以及数值计算，以计算机为工具，建立一套对产品的动态可靠性、安全性、疲劳强度问题的优化方法。它主要分为两步，第一是建立符合实际情况的数学模型，第二是选择合适的动态优化设计方法。它与传统的机械设计方法不同的是，它将产品的动态特性首先考虑到产品的设计中，解决了传统机械设计需要制作出样品且不断对样品进行修改的问题，在一定程度上节省了生产制造成本。但在我国的农业机械设计中，仍然是一门发展中的技术。它涉及到计算机技术、产品结构动力学运动学理论以及现代动态优化分析方法等多个学科的内容，具有一定的复杂性。

2建立农业机械数学模型

2.1农业机械作用特征

与传统农业相比，现代农业对农机的应用越来越广泛，机械化发展越来越强。其中，高新技术在农业机械中应用更加广泛，因此对农业机械使用过程中的方便性、自动化、舒适性以及智能化要求越来越高。为使农业生产中的新技术与新装备有新的突破，结合动态优化方法，可以更好地在设计阶段发现问题并且解决问题。另外，也可以相对准确地预测产品的性能和寿命。因而，动态优化方法的应用必不可少。农业机械相对其他机械设计有着复杂性和随机性两个特点。复杂性指的是农业机械有着若干变量的多维系统，其一个输入可影响到几个输出变量。另外，农业机械状态也容易因零件的磨损和变形导致机构尺寸的变化，而这也在一定程度上影响数学模型的精准。比如，高速的农业机械结构会产生较大的惯性力，较大的惯性力会降低机械系统的固有频率，而高速运转也同时会增加激振频率，随着激振频率和固有频率的接近，机械运转会产生较大的振动和噪声。随机性是模型的本质特征。在对模型进行动态分析中，它可分为两种类型：一种是随机但并非本质的，这种可以通过设定一定的范围进行精确预测从而忽略；另一种在模型建立分析中起到很重要的作用，只能采用概率统计分析和随机过程理论建立数学模型。

2.2农业机械数学模型

目前，农业机械设计的动态优化方法主要对机械的各个结构进行分解，对农业机械的功能、结构、操作以及系统各个部分进行分析，建立相关的数学模型。这对农业机械设计的质量提高有很大帮助。总体来说，农业机械设计的动态优化方法主要通过以下三个方法进行建模。2.2.1有限元法有限元法在农业机械设计的动态优化方法中广泛应用，基本原理是将农业机械结构进行离散，然后采用弹性力学中的变分原理，将机械结构的几何、材料、载荷、约束等各个特性条件进行约束，把机械结构分为多个小单元，从而建立机械结构的动力学运动学方程，对机械结构进行求解，输出需要的计算结果。最后，对输入结果进行评估和分析，以帮助农业机械设计进行相关的优化以及改进设计。但是，有限元法产生的结果容易产生误差，如边界条件、几何模型和机构模型的关系不准确，都会对模型的动态响应产生一定的影响。因此，在进行有限元数学模型建立的过程中，要对有限元数学模型进行修正。2.2.2传递矩阵法传递矩阵法相对于有限元法简单，其主要针对具有集中质量的离散系统模型和具有分布质量的连续系统模型，且具有易于编写计算机程序的特点，计算规模也不会随着模型自由度数的增加而剧增。它主要应用在轴类组件中，对结构的弯曲振动和扭转振动进行研究。它的基本原理是将轴以及轴上的各个结构按照相应的理论分别写出各自的传递矩阵，并将各元件的传递矩阵按一定顺序进行相乘，最后得到轴类组件的传递矩阵，从而建立整个机械结构的数学模型。2.2.3实验模态法实验模态法是将复杂的实际结构简化成模态模型进行系统的参数识别，其简化了系统的数学运算。实验模态分析法主要应用于测量振动和对农业机械结构进行动力学分析，可得到比较精准的机械结构的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量以及模态刚度。同时，实验模态法可以与有限元法相结合，用其结果对有限元理论模型进行修正，使机械结构的设计更趋完善和合理。另外，它也可以对农业机械设计进行动力学修改、灵敏度分析以及载荷识别。总的来说，这种方法对农业机械的系统特性分析有很大帮助，现今已在农业机械设计中得到了广泛应用。

3农业机械设计动态优化方法

农业机械设计动态优化方法指的是对机械结构设计问题进行动态优化，其涉及到多个学科，特别是机械设计、现代动态分析、计算机技术、产品结构动力学理论。对农业机械设计的优化，简单来说，指的就是在指定的运动参数的条件下，求得相对理想的工艺指标，从而确定机械设计中最佳或次佳的运动学参数。它一般可有两种方法对农业机械设计进行优化。

3.1通过农业机械设计的约束条件进行优化

该方法可根据农业机械设计的核心工作和主导思想，确定机械结构各个特性参数的变化范围。例如：可在农业机械结构充分考虑动载荷和满足约束条件的情况下，确定结构的质量、刚度和阻尼的最优分布参数，从而使结构具有更加优良的动态性。目前，业界主要通过三种方法对农业机械设计的约束进行优化：第一，基于变分原理，即将泛函数作为目标函数，求满足在约束条件下的泛函数的极值；第二，基于极小值原理，即确定一个影响机械结构动态性能的形状函数，求解在约束条件下机械的最优形状；第三，基于模态柔度以及能量平衡，这种方法将机械结构的质量、刚度等作为约束条件，以动柔度最为优化目标，求出抗振性能最好的机械结构。例如，要提高农业机械结构抗振性能，就要让机械结构中的各个零部件避免共振，并减小各阶模态柔度，增大模态阻尼。这种情况下，可首先在无阻尼情况下，优化机械结构的质量和刚度，并在此基础上再优化阻尼配置，从而使整个机械结构满足特性要求。

3.2在农业机械设计的数字变量上进行优化

根据数字变量的设置对农业机械设计进行动态优化，可以提高农业机械的质量。一般，对农业机械设计的数字变量进行优化，应该根据行业规范、传统的设计经验以及相关的标准来确定农业机械结构中的强度、规格。这对农业机械在实际工作中的规范、效率、安全等有重要的影响。提高数字变量的准确性，对整个农业机械的设计有很重要的意义。就目前来说，很多农业机械都在连续大振动情况下进行工作。因此，与其他机械设计相比，对农业机械的设计既要考虑到对有利振动的利用，又要考虑对有害振动的消除。总体过程来说，可由如图1所示的流程图简单表示。

4结语

机械优化设计范文第4篇

关键词：机械工程；设计；形状优化

0引言

伴随着社会经济的快速发展，科学技术也在快速进步，传统的机械工程设计工作无法继续为当前机械生产服务，更无法适应当前快速发展的经济需要的机械产品，所以要对机械设计的方式以及手段进行更加合理的修改与优化。其中，对于机械各零部件的形状设计的优化工作能更好的改善机械产品受力的情况以及结构特征，逐渐变成目前机械工程设计工作当中需要关注的问题。

1建立形状优化模型

机械工程设计的过程，是漫长的、要经过多次重复计算、求解并进行验证的过程，所以为了提升机械工程设计的工作效率，并保证计算结构具有科学的准确性，就需要在常规设计的基础上再次进行形状的优化设计工作，这个过程被称为尺寸优化，也即机械工程的形状优化。形状设计优化是依照机械产品所规定的设计准则与使用规范标准作为基础，进而明确对应的目标函数的。其中包含机械工程中零部件的体积、使用寿命、重量、产品设计的成本、可靠性、运动误差等。对于机械工程设计的过程，变量指数一般都利用常规设计中的独立参数作为参考，参数包含：梁侧面的面积与角度、杆件的长度。函数的约束条件是依照机械产品实际的设计需求以及使用功能作为规范进行确定的，起重包含各类工艺、装配、性能（强度要求、刚度要求、稳定性要求）、费用等几个方面内容。机械工程形状优化所使用的目标函数一般都使用下面的公式表示。MinimizeF（X）X=[x1，x2…xm]Ts1t1gt（X）=0hj（X）≤0（i=1，2，…，qc＜m，j=1，2，…，qe≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤这个公式内，F是表示目标函数的数值，m则是用来表示设计中会出现变量的个数，利用qc与qe表示其中的约束条件中不等式与等式的个数。机械工程设计中的形状优化设计工作，大都是对区域的各个边界的几何形状作出改变，进而减少机械产品结构所展示的特性，以及应力集中的状况。所以在进行形状优化设计的过程中，要依照设计目标和机械产品实际需求使用情况来确定结构的体积、疲劳使命、面积、应力集中系数等各项因素是最大值或是最小值。在对于机械工程设计形状优化的过程中，约束条件一般包含：材料许用的应力、结构振动的限制条件、边界位移的范围以及设计变量的变化数据等。在进行设计的过程中，设计人员要保证区域边界的相对连续性，保证产品能够满足产品生产与使用的要求。

2形状优化设计程序

机械工程设计中的形状优化设计的过程当中，设计人员要依照结构应力的有关分析技术，使用有限单元分析法对所优化的机械结构中应力集中情况作出全面的、准确的、详细的分析。之后依照机械设计中涉及的设计变量与目标函数之间所产生的隐式函数的详细情况，加强设计变量与目标函数中非线性关系的控制与约束。科学技术在不断进步与发展的过程中，当前的机械工程设计形状优化设计的工作当中，也要用商业性的软件，比如NASTRAN、MSC等软件，对以上的重点问题侧重的分析与计算，进而保证机械工程设计形状优化工作朝着信息化、现代化发展。机械工程设计形状优化迭代设计：在进行机械工程设计形状优化的工作当中，迭代程序主要表现为：其一，迭代次数需要进行设定，即k=2，并使用G作为当前机械产品所产生的形状作为替代展示。其二，在改变与移动边界形状产生的曲线时，要对敏感的系数计算出来。对于机械产品形状优化的工作当中，要利用需要约束函数与目标函数之间产品的偏导数。这类函数的变量基本都是因为位移数据与面力数据结合组成的，所以在明确其应力的发展情况下，就要对有关的位移数据与面力数据做分析与计算。设计人员要利用机械形状应力的计算公式，计算出形状设计变量中所包含了敏感性系统。其中，形状设计中所包含的敏感系数即设计人员要结合有关的非线性数学规划的方法，依照各部分得出的敏感性系数对各项数据进行对比分析。最后分析结果要能满足可行性条件与下降性条件时方可继续进行实施，如果结果无法满足可行性条件与下降性条件，则要返回第二个公式继续分析与计算。设计人员依照分析结果，利用有关的计算设计方式就会形成新的机械产品的具体形状优化结构。最后计算出满意的形状结构数据，就可以对机械产品的设计步骤进行终止，退出软件。如果计算出形状结构数据无法满足有关机械产品的需求，就要利用K+1，再次利用第二个公式进行计算。

3机械工程形状优化的发展趋势

机械工程形状优化影响着机械工程界的经济效益，有限元研究与应用都在不断进步，计算机进一步普及与完善，都推动人们对于机械工程形状优化设计的进一步研究，国内外对于机械工程形状优化的需求越来越高。随着科学技术的不断发展，机械设计技术也在不断更新，产品的竞争环境越来越激烈，机械工程形状优化设计发展前景更广阔。机械工程形状设计需要具备几项解决问题的能力。其一，建模能力，可以利用数学法进行描述的、不可用数学法进行描述只能利用经验与知识进行描述的、介于两者之间的三种能力。其二，求解能力，要具有各类设计模型的求解能力，例如随机变量的优化设计，需要考虑实际机械工程形状优化设计过程中无法避免的随机因素，进而采用随机变量法进行优化设计。随机变量的优化设计包含确定性随机设计变量、建立起随机性目标函数、对随机模型求解等。多学科协同对机械工程形状优化进行设计，这种方法是将算法、数据分析、寻优搜索策略、管理等各项因素整合起来，利用互相左右或者耦合形成的子系统进行组合的系统优化设计方案。其中包含，其一分解与分析。工程系统是利用哪些子系统进行构成的、可以分解为哪些子系统，每个子系统中存在的变量、设计函数的详细构成，子系统之间进行求解的顺序，耦合程度以及相互输出与输入的灵敏程度等等。其二综合和协调。依照各个子系统之间的相互关系以及计算情况，利用人工参与的方式对系统进行求解的进程实施调控。

4结束语

机械工程形状优化是新型的设计方式，为机械形状优化设计提供了广阔的发展空间以及上升空间，使得机械产品具有更高的市场竞争力。此外，机械工程所使用的各种零部件都是各种几何形状要不同尺寸进行组成的，这就导致形状的设计与优化设计更加的重要。传统的机械设计过程中，缺少对于机械零部件形状的优化设计工作，也没有认真将其影响因素加入设计工作当中去，导致设计出的各种机械零部件都存在某些问题或者缺陷。所以，未来的机械设计过程，要重点将机械零部件的形状进行优化和设计工作，利用对零部件局部形状的调整与完善，完善机械沿边界的整体应力分布的情况，进而使得沿边界的应力能力更均匀，减少零件应力的居中问题，推动机械设计工作更科学、更现代化、更合理。

参考文献：

[1]郑大素.新单纯形法与机械零件形状优化[J].中国机械工程，2010（02）：86.

机械优化设计范文第5篇

关键词：机械工程；可靠性；优化设计

现代社会，科学技术的发展已不可同日而语，人们不仅对多功能产品的强烈需求，还希望多功能产品的各项能力非常突出。以提高产品的功能可靠性为目的，促使了产品产品的可靠性优化设计应运而生，从其概念的产生到如今，得到了迅速发展和广泛使用。在开展工程机械产品的设计时，需要把可靠性理论和技术融合起来，并依据具体的要求，可以优先考虑产品的可靠性；在延误开发时间，增加成本和性能的前提下，使工程机械产品的设计尽量满足可靠性的要求。由于可靠性设计是一个跨多学科，多技术的新兴技术，所以可靠性的设计涉及诸多问题。

1.机械工程设计的可靠性常用方法

1.1.鲁棒设计方法

这种设计方法主要是降低产品的敏感性。使产品的性能不会因为制造期间在变异或是使用环境的变化而变得不稳定，并且让产品在额定的使用期限内，不会因为产品的结构发生变化，参数变动，系统老化等问题而影响到工作的设计方法。该方法是基于统计分析为基础由日本的机械设计师田口玄一提出的，它根据产品的可用性对用户造成多大的经济损失来判断设计的可靠，这是它的基本原理，其中的损失通常是可靠的用户流失的可用性正比于产品的功能和目标，简单而言就是损失越多说明偏差越大，从侧面反映出产品的质量不过关，减小偏差则是提高产品质量的有效办法，大多是通过严格控制材料和生产工艺，以达到最大限度地减少错误的目的。然而，这种方法的缺点同样十分明显，经费相对昂贵以及技术太过复杂，难以完成。经过人们不断的摸索和实验，提高自身的抗干扰能力已成为此方法的主要途径，此方法的途径也非常的多，它是将很多的办法融合起来。良好的机械强度会比较高增强产品的可靠性。

1.2.降额设计

这个方法是当产品工作时其零件所受的应力都在其额定范围之内，为了达到降低应力的目的可以使零部件的所承受的应力降低或是提高零部件的质量。根据大量的工程实践表明，机械故障率非常低的产品其机械零件都是在低于其设定的工作压力之下进行工作的，而可靠性也随之升高。为了找到最好的降额办法，就需要不断的进行反复的实验。这是就可以通过将应力平均减低，将大部分零件的强度提高，使应力变化和强度减小等办法加强可靠性。

2.可靠性优化设计在机械工程中的应用

2.1.工程机械产品的使用和维护的可靠性优化设计

对机械产品进行定期的维修保养，可以大大提高其使用寿命；一个公司的发张壮大同样离不开优秀的售后服务。因此，售后服务和维修问题是每个生产机械设备的厂家都要重视的问题，采用先进的逻辑分析，依据不同的需要和使用地点，制定出合理的维修和保养内容，依据机械参数以及各种因素为机械产品做出合理的使用年限。工程机械产品的可维护性和可靠性，这两者都是大同小异，可维护性是可靠性的具体指标之一。当工程机械产品的设计之初就要先想到产品的可维修性能，产品越简单，越易于维修当出现故障时可以快速修理，降低经济损失。针对机械产品维修可靠性的优化设计时，产品的维护费用是必须要讨论的重点，以最小的成本实现最大程度的可靠性，尽量减少排查和维修故障所需要的时间，设计人员以此为原则进行机械工程可靠性优化设计。因此，以维修设计的理论作为可靠性优化设计的基础，是合情合理的，同样是重要的依据。设计一个经济合理的维修方法十分重要。在维修的时候，要使用标准的维修设备，维护人员的技能也要不断提高。使维护工作可以朝着现代化和科学化方向前进。

2.2.机械工程产品设计环节可靠性优化设计

零件组装设计与整体装配设计是机械工程产品的设计的两个主要方面。当对产品进行可靠性优化设计时才能把它们看作是一个整体，主要有两种设计方法，一种是：先对完整的机械系统进行了解，并对零部件的最大可靠性进行分析及评估，通过对零件的分析可以判断出整体结构的可靠性，预测出的结论要优于或与设计目标相同。第二种方法是：在优化可靠性设计时的各项参数平均划分到每个零部件上，每个零部件必须满足这些参数的要求； ：再分配、等分配、比例分配及综合评分等分配方法是常用的可靠性的分配法。在设计各个部分时，零部件的选择一定要优先考虑符合国家标准并已大量生产使用的标准零件，这样可以节约资金和制造时间，对于重要的部分要尝试不同的设计以及不同的零件对其进行优化，可靠性的试验要在设计之前完成。此外，机械工程产品设计的可靠性要进行重复的的论证，直到其各项指标参数可以满足设计时的所有标准为止。机械系统的人机工程设计也很重要，它包括可操作性以及适应性。

2.3.工程机械产品在可靠性优化设计制造

为确保产品的质量，就需要对对制造的各个环节进行把关，因此，机械产品在可靠性优化设计制造过程中是十分必要的。为了使加工设备的可靠性得以保证，就必须对加工工艺与工艺流程进行选择，同时要考虑机械的技术水平，以确保尽可能达到最优化的效果。产品制造过程是一个完整的系统，工艺流程的子系统包括了每一个解决的方案和工序，对于任何步骤的优化处理都要全面透彻的考虑所有问题。

总之，工程机械产品越来越大也越来越复杂，所以机械工程产品的可靠性优化设计就变得非常的重要，其前景也很好。由于机械工程产品使用变得十分广泛，可靠性优化设计也被大量使用和认可。

参考文献：

[1]万耀青。机电工程现代设计方法[M ] 。北京理工大学出版社，2009 （ 03 ） ： 183 -184