机械设计和机械原理的区别
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机械设计和机械原理的区别范文第1篇
传统的设计技术只是简单满足使用者的需求，数字化设计技术则是运用计算机技术来缩短产品的设计周期、降低产品的设计成本并进行后期的维护。对于农业机械的设计来说，它有着广阔的市场，而且可以设计的种类非常多，但是农业机械的设计一般都没有使用数字化设计技术，所以长期以来农业机械的设计水平相对较低。而运用数字化设计技术可以使农业机械设计有着更好的发展前景，使设计出来的农业机械更加完善。目前，农业机械的种类相对固定，功能没有太大的改变，而且没有过多的创新。比如，在播种机的设计中应该考虑根据不同的播种对象来进行相应的设计，即可以分为条形播种机和精密播种机，要根据不同的播种条件来进行相关的设计。另外还可以按照播种机工作原理的差异设计机械式和气力式播种机，数字化设计技术能够将这些种类进行区别设计。将数字化设计技术运用于农业机械的设计过程中将会使农业机械的种类更加丰富，使同一种类的产品有不同的功能区分，完善目前农业机械设计的不足之处，使农业机械能够得到更广泛、更有效的运用。
二、数字化设计技术应用于农业机械设计的前景
由于现今农业机械的设计水平相对落后，所以数字化设计技术必然在农业机械的设计过程中有更广阔的应用前景。比如，可以将虚拟技术运用于农业机械设计中、数字化设计技术与农业机械设计协同设计以及在农业机械的设计中注重增强创新意识，下面将对这些数字化设计技术在农业机械设计中的运用前景进行详述。
2.1将虚拟技术运用于农业机械设计中
虚拟技术是利用计算机技术来生成产品的三维图像设计，通过虚拟技术可以使设计人员更加清楚地了解产品的形状，另外虚拟技术可以对机械运动进行仿真模拟，即可以模拟所设计的产品的功能，这样就便于设计人员对产品进行改进，更大程度上保障了产品设计的可行性。通过虚拟技术还能够加快产品设计的速度，完善产品的质量。
2.2数字化设计技术与农业机械设计协同设计制造
在农业机械的制造过程中运用数字化设计技术能够最大程度提升产品的可靠性，降低产品设计过程中的成本费用和设计时间。利用这一技术能够使设计方案得到较快地更改，避免不够完善的计划造成生产成本浪费。
2.3农业机械数字化设计过程中更加注重创新设计
现今的农业机械种类和样式差异不大，没有较大的改良，所生产的农业机械不能完全满足农民的需要，而且作用较单一，如果能够对农业机械进行创新设计，那么将会使农业产品的种类更加完善，并且能够更大限度的提高农业生产率。数字化设计技术可以较快捷、可靠地帮助研发人员设计出不同的农业机械，这将是未来农业机械的设计的必然发展方向。
三、小结
机械设计和机械原理的区别范文第2篇
【关键词】机械设计；高等教育课程；中外对比；制图标准
目前，在我国的高等教育培养体系中对于大学机械类专业的学生而言，掌握基本的绘制图画能力和运用各种制图软件进行计算机绘图也是非常重要的。我国的机械制课程教育与西方国家如美国、德国等都有着较大的区别，这也体现在机械制图的标准上面。因此，本文重点研究我国的机械制图课程教育与国外西方国家的机械制图课程教育有何种的区别，并对中外的机械制图标准也进行对比分析，看其是否能够帮助我国的机械制图行业更好的发展。
1我国的机械制图课程及其标准介绍
目前，国内大部分高等学校机械专业制图设计方面的课程主要包括以下方面：首先是高级语言程序设计，目的是培养学生能够用C语言进行计算编程，利用计算机完成绘图设计所需要使用到的程序；其次，就是工程图学课程，让学生能够利用AutoCAD软件进行基本的二维制图和了解三视图的投影关系；接着，想要能够进行一般的机械制图，肯定是需要懂得基本的机械原理和机械零件，对于各种机械传动方式和零件进行介绍，这样能够使得进行制图的时候不会出现基本的原理错误；最后，就是对整个机械产品的结构设计，利用AutoCAD制图软件进行制图设计。整体来说，我国的机械制图课程还是主要围绕着机械设计展开的，其他方面设计的还是较少，整个机械制图课程缺少实践性。在机械设计行业灵越，为也适应我国的技术制图标准，促进全国范围内的标准化统一和协调，在1989年国家技术监督局就成立了全国技术制图标准化技术委员会，编制出机械制图相关标准。我国的机械制图标准主要是包括基本的部分，图纸幅画，相关的比例、字体和样式的要求，目前全国范围内通行的机械制图标准图纸幅面和格式标准号为GB/T14689-93；标准比例的标准号为GB/T14690-93；字体的标准号为GB/T14691-93，对汉字和字母的结构形式做出明确的要求；相关线条的标准号为GB/T4457.4-1984，对机械制图使用的图线名称、结构、标记和画法规则做出相应的要求。
2国外的机械制图课程及其标准介绍
在国外西方国家如美国、德国等高等教育学校机械专业制图设计方面的课程主要包括以下方面：首先就是工程计算方面，他们采用的是Matlab程序进行设计和图像处理，在这一方便数据处理的能力较强；其次，在工程图学课程里面，他们绝大多数是使用Catia软件进行应用，都是从三维图像的设计入手；接着，对于国外的机械专业设计制图教学而言，他们有非常重要的实践训练，学生可以参与到产品结构方案的设计中，较为全面的掌握制图设计的各个环节；最后，在国外的机械制图课程里面也会教授机械设计的方法，对于基础的机械也会进行专门的介绍，使得学生能够掌握基本的设计原理。整体而言，国外西方国家的机械制图课程相对起点较高，教学使用的都是较为先进的机械绘图软件，对于机械制图的设计和实践训练这一方面比较重视。随着经济贸易的全球化，为了方便各个国家间的技术交流与合作，国家标准化组织提出了一整套系统的工程技术交流语言，当然这也包括了机械制图的标准语言。在20世纪50S年布的工程制图，到90S年代的技术制图，整个的机械工程制图经历着逐步的完善。目前国际范围内通行的机械制图标准图纸幅面和格式标准号为ISO5457-1980；标准比例的标准号为ISO5455-1979；字体的标准号为ISO3098/1和ISO3098/2，对英文字母的结构形式做出明确的要求；相关线条的标准号为ISO/DIS1128-24：1998，对机械制图使用的图线名称、结构、标记和画法规则做出相应的要求。就国际机械制图标准而言，由于要考虑到国际间的机械制图流通，因此，相对要求更为严格和规范。
3中外机械制图课程与标准对比性研究
通过上述的我国机械制图课程和国外西方国家的机械制图课程对比，可以清楚的看出我国的机械制图课程还存在着一些问题，影响着我国的机械制图工作。对于我国的机械制图标准与国际机械制图标准相比，还是有明显的区别，接下来就进行详细的阐述。
3.1中外机械制图课程比较性研究
对于我国的机械制图课程与西方国家的机械制图课程相比，总体而言各自都存在着特色，但是侧重点有所不同。国外的机械制图课程由于学年是实行3学期制，总体的课时数相对于我国的课程数量是较少的，但是从机械制图的实际培养效果来看又是明显高于我国的培养质量。首先，从中外机械制图课程的设计来看。我国的机械制图课程还是基本使用到苏联式的教学设置，将整个机械制图过程分解成为一个个小部分进行，侧重强调产品的总体设计，而对于后续的设计没有进行过多的关注；国外的机械制图课程则是不仅仅关注基本的机械制图原理和运用，对于涉及到的机械产品设计开发、后续的产品推广等都有涉及到，并且学生也有机会参与到实际机械制图中。其次，我国的机械制图课程的设置太过注重机械局部，如液压、机械和电子方面的局部设计，对于一些传动方式也进行重点的讲解。但是学生在进行设计的时候，并不能够很好的理解和选择合适的传动的方式，对于一个整体并没有进行很好的掌控。而国外机械制图课程则是让学生参与到整个的产品结构方案设计，并围绕着一整的发动机进行机械结构教学，这样才能很好地教导学生传动原理和方式，使得教学具有综合性。最后，我国的机械制图课程讲解完成课本上的知识点后，往往是让学生按照课本教材进行重复性的实验，每个学生都这样模拟一遍。这样的重复性教学，使得学生只能按照说明书和设计的内容来进行学习，并没有自身的想法和创作。对于国外的机械制图课程而言，他们是非常注重学生自己的机械制图设计，充满着创新性，这对于学生的整体培养是非常有好处的。
3.2中外机械制图标准对比性研究
对于我国的机械制图标准和国际的机械制图标准，总体而言，对比性的研究主要是从图纸幅面、比例、字体和图线这几个方面来进行的。首先，在图纸幅面方面，主要是包括图框格式、标题栏、对中符号和方向符号和图幅分区等。我国的机械制图标准与国家间的制图标准主要是我国长期采用的是留有装订边的图框格式，而国际标准是不留装订边；并且国际标准里面规定在X、Y型的图纸上应该画上标记方向符号；而我国的标准则是当标题栏位于图纸右上角的时候才会在X型短上边和Y型长上边加上方向符号。其次，在机械制图的比例方面，国际的机械制图标准只有1、2、5这几个系列，而我国的机械制图标准还增加了1.5、2.5、3、4、6这几个系列；并且，我国的机械制图比例标注中还增加了铅锤和水平方向标注的不同比例，并且对比例尺的形式也有着不同程度的说明和规定。接着，在字体的方面，我国的机械制图标准与国际的机械制图标准差距主要体现在：我国对长仿宋汉字的要求，对于高度和宽度都有着要求，与国际的标准相比，增加了1.8mm高度，并且还增加了综合应用的规定，也给出了具体的事例说明。最后，在图线方面，对于相关的机械制图符号还是有一些差异。对于一些符号如“”，我国实际的机制制图中会运用到，但是却没有在制图标准里面说明；国际的标准线宽比我国的标准线宽度参考值增加了0.13mm，在规定的粗细线条比例关系中，国际标准选择的是2：1，而我国的标准则是选择3：1。
参考文献：
［1］凌玲．新标准《表面结构的表示法》在工程制图教材中的贯彻与实施［J］.工程图学学报，2010（1）．
机械设计和机械原理的区别范文第3篇
［关键词］机电一体化系统设计；案例教学；学习兴趣；创新能力
当前我国正在实施《中国制造2025》规划，这对我国工程教育特别是机械工程教育提出了更高的要求，机械装备制造企业迫切需要具备机、电、控制、信息处理等多学科融合的机电装备设计制造复合型人才。机电一体化系统设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业课，它涉及机械技术、电工电子技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息处理技术等相关技术，是该专业所有专业课中工程性、实践性、综合性最强的一门课程，该课程后续的教学环节为毕业设计。机电一体化系统设计课程的任务是在先修课程的基础上，从系统工程观点出发，综合运用各种专业知识，分析机电一体化产品的各组成要素之间的关系，实现机电系统要求的功能。因此，该课程对于学生全面了解和掌握所修其他课程的联系，建立机电一体化的系统思维体系，培养综合运用专业知识的能力，具有重要的作用。机电一体化系统设计的教学内容包括机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等内容。各部分内容之间相对独立，课程自身的理论体系不突出，缺乏整体感。另外这些教学内容中的有些内容在先修课程机械原理、机械设计、数控技术与数控机床、机械工程测试技术、微机原理与接口、单片机原理与接口、微型控制技术等课程中均有所涉及，极易造成教学内容的重复，给学生一种重复教学的感觉，从而降低学生对本门课程的兴趣。针对上述问题，我校在实施机电一体化系统设计教学中，以实现机械、电子、控制、信息等各异技术融合为目标，以实现闭环运动控制系统的伺服性能为出发点，以系统接口设计为主线，以案例教学为教学手段将以上教学内容有机结合，实施案例教学改革。[1][2][3]
一、绪论教学案例设计
绪论部分是机电一体化系统设计课程的关键部分，该部分对于学生理解本门的课程的特点和体系结构具有重要的作用，该部分主要突出机电一体化系统的特点、组成、设计方法以及接口等。在教学过程中，我们首先对数控车床与非数控车床两个案例在结构、功能、优缺点上进行对比，机电设备与非机电设备的区别在于增加了大脑“控制器”和神经“传感检测单元”，从而提高了设备的自动化程度、精度和效率等。通过数控机床、机器人、AGV小车、数控雕刻机等案例介绍机电一体化系统的组成部分及各组成部分的功能，强调控制器和传感检测单元在机电一体化系统中的作用。另外在讲解这部分内容时，突出机电一体化系统各组成部分之间的接口连接，通过机械接口（联轴器、传动机构等）、电子电气接口（A/D、D/A、放大器、光电耦合器）、通信接口（232串行口、USB、以太网接口等）、软件协议接口（TCP/IP协议、USB协议等）等案例，讲解接口在机电一体化系统中运动、能量、信息传输变换中的作用，强调机电一体化系统通过接口将各异技术集成在一起，形成特定的功能。在机电一体化技术方向方面，主要强调当前“机械功能电子化，电子功能软件化”的发展趋势，通过伺服电机变速代替变速箱，无刷直流电机代替传统电刷直流电机，电子表代替机械表，电子秤代替机械秤，高能束加工代替刀具切削加工等案例讲解机械功能电子化的发展趋势及带来的优势。通过软件PID控制算法代替硬件PID控制器，可编程控制器PLC代替逻辑继电器电路，可编程逻辑阵列FPGA代替专用芯片等案例讲解硬件功能软件化的趋势及优势。通过以上案例，让学生深刻认识机电一体化技术的发展方向及带来的优点。在绪论部分实施案例教学，可以避免相关知识点的填鸭式和说教式教学，使学生对机电一体化系统设计这门课程有一个系统的认识，强化了学生对机电一体化系统组成、功能、设计方法等知识点的认识。
二、机械系统教学案例设计
由于教学对象是机械专业的大四学生，多数学生一看到“机械系统设计”这个标题就感觉这部分没有新的内容，认为该部分内容是机械设计课程内容的重复，甚至认为这部分内容非常简单，没有必要在课堂上讲。恰恰相反，机械系统设计是机电一体系统设计中最为关键的一部分。因此，在开始讲解这部分内容前，应该首先点明机电一体机械系统设计与普通机械设计的区别，提高学生对该部分内容的兴趣。在课堂教学中，该部分首先通过如图1所示的机械一体化系统中典型的闭环控制系统，说明机电一体化产品中的机械系统与非机电一体化产品中的机械系统最大的区别在于：机电一体化产品中的机械系统是微型计算机控制的闭环系统的组成部分，因此在进行机械系统设计时必须要考虑机械系统的结构参数（惯性、刚度、摩擦、阻尼、传动间隙、固有频率）对闭环系统伺服性能（快速性、稳定性、准确性）的影响。基于这一区别，展开讲解机械系统的结构参数对闭环系统伺服性能的影响，以及如何从机械系统设计的角度提高整个闭环系统的性能。机械系统设计部分的另外一个重要内容是传动机构设计，通过齿轮传动案例中的间隙、刚度等对伺服性能的影响，说明在机电一体化系统中应该尽可能缩短传动链，提高闭环伺服系统的性能，并以伺服电机变速代替传动机构变速、直线电机、力矩电机、电主轴等作为缩短传动链的案例；只有当电机与负载不能匹配的时候才考虑使用传动链进行力矩、速度、转动惯量的转换。齿轮传动链设计部分包括最佳传动比的选择、传动级数的选择、传动比的分配等，这三部分内容的讲解都围绕提高伺服性能为根本目标，重点讲解最小转动惯量原则、输出轴转角误差最小原则分配传动比。为了区别机械设计，本部分除重点讲解齿轮传动链设计外，还通过数控机床旋转进给工作台、A/C轴双摆角铣头、机器人关节减速器等案例讲解了双导程蜗杆蜗轮传动结构、谐波减速器、RV减速器的各自原理以及在机电一体化系统中的应用。
三、计算机测控系统教学案例设计
计算机测量控制系统是机电一体化系统的核心，它负责采集机械部件的运动信息，并与给定值比较，生成运动控制指令。该部分的教学内容在机械工程测试技术、数控技术与数控机床、单片机原理与接口、微机控制技术等课程中均有涉及，因此，在本课程教学中将传感器、伺服电机、工业控制机结合起来，以工业控制机为中心，以接口为桥梁，将相关内容通过案例整合在一起。首先简单介绍增量式旋转编码器、光栅、感应同步器等位移测量传感器的位移测量和辨向原理，由于上述传感器直接输出相位相差90度的正弦信号，因此随后重点讲解传感器的接口电路如何对正弦信号处理获得相位相差90度方波信号，以及如何完成变相细分等功能。在控制电机部分，重点介绍了步进、直流、交流电机的功率驱动电路，如斩波恒流功放电路、PWM原理、SP－WM原理等，比较了三种电机在扭矩和功率输出特性上的不同点。最后以8051单片机为处理器，使用Proteus软件设计了教学案例[4][5]，涉及位移传感器测量接口电路和D/A转换接口电路，PID数字控制等知识点。
四、机电一体化系统教学案例设计
机电一体化系统是一个机械、电子、控制、信息等各异技术相融合的系统，在机电一体化系统设计课程的最后一章，以电脑刺绣机为设计实例，通过对这一典型机电一体化系统的设计过程，使学生能够根据设计需求综合应用机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等各方面知识来设计一个机电一体化的系统。如图2所示，刺绣工艺的动作包括绣框在x、y两个方向的直线往复运动和绣针在z方向的连续上下往复直线运动，通过这两类运动的配合和刺料机构的作用形成线迹，绣框在x、y两个方向的移动距离决定了线迹的长度和方向，绣品由线迹的集合构成。绣针在织物上方时，绣框沿x、y两个方向移动到指定的位置，当绣针自上而下落到织物表面时，绣框停止移动，在刺料机构的作用下即完成一针线迹的动作。根据机电一体化系统的几个功能要素，电脑刺绣机由微机控制系统（控制与信息处理单元）、移框步进电动机及主轴电动机（驱动与执行单元）、x、y、z三个方向的传动机构及刺料机构（机械传动单元）、针杆位置传感器（传感检测单元）、220V单相交流电源（动力单元）、机架（机械结构单元）以及各部分之间的接口组成。由刺绣打版机输出的刺绣花样数据保存在电脑刺绣机的EPROM或磁盘中，电脑刺绣机的工作过程如下：控制微机启动主轴运转，由刺料机构带动旋梭和针杆运动，微机从刺绣花样数据文件中顺序读取每一针的x、y相对位移坐标，根据坐标数据通过两个电机的协调运转驱动绣框在平面内进行移动，微机通过读取针杆位置检测器的信号使绣框的平面移动与刺料机构的运动相互配合。电脑刺绣机设计参数的计算主要包括x、y、z三个方向运动件的运动参数和动力参数的计算、结构参数计算以及品质参数、环境参数和界面参数的确定。运动参数计算主要包括主轴转速范围的确定、绣框位移计算、绣框位移与主轴转动的运动配合、绣框运动速度计算、主轴转速计算、x、y步进电动机工作频率及传动比计算、移框加速度计算等；动力参数计算主要包括刺料机构驱动功率计算、移框步进电动机驱动力矩计算等；结构参数计算主要指刺绣机工作台面的长、宽、高三个方向尺寸的计算及机头头距的计算；品质参数主要包括系统可靠性、传动精度等；环境参数包括工作电压、环境温度、环境湿度等；界面参数则用于表征机器的人—机对话方式和功能。系统各部分之间通过接口进行连接，主要的接口包括微机系统前向通道与各传感器模块的接口以及微机系统后向通道与各功率驱动模块的接口，各接口通过采用光电隔离技术防止外部模块对微机系统的回馈干扰以及防止强电信号对微机电源的干扰。尽管电脑刺绣机由微机对刺绣工艺实行全面控制，但刺绣过程会出现断线、断针等随机因素。为保证刺绣工艺的准确进行，系统必须对针杆位置、绣线通断状况、绣框极限位置进行实时检测，因此，系统必须包含绣针布上布下位置检测、针杆最高位置检测、断线检测、绣框越界检测等传感检测模块。各传感器模块与微机系统前向通道之间需要进行接口设计，另外，微机系统后向通道与电机驱动模块之间也需要进行接口设计。微机控制系统是电脑刺绣机系统的核心，根据用户要求和工艺分析，控制微机除完成用户的基本要求外，还应具备花样存储与选择功能、记忆功能、工作状态显示功能、各种进退针功能等功能。微机控制系统设计除满足上述设计要求外，还应对控制微机的软硬组成方案进行初步设计。
五、结束语
针对机电一体化系统设计课程工程性、实践性、综合性最强的特点，围绕机械一体化闭环伺服系统的各组成要素，实施案例教学，通过典型案例实现理论教学和实践教学相结合的教学方法，不但加深了学生对机电一体化系统的理解，而且提高了学生学习兴趣、自学能力和创新能力，取得了良好的教学效果。
［参考文献］
［1］杨普国，孙佘一，陈俊.项目式案例教学方法的研究与实践［J］.昆明冶金高等专科学校学报，2011（5）：83-86.
［2］赵丽梅，李焜.机电一体化技术课程中案例化教学改革与实践［J］.大学教育，2016（3）：106-107.
［3］覃金昌，陈志.基于Simulink和GUI的机电一体化课程案例仿真教学研究［J］.机械工程师，2016（5）：22-24.
［4］李琦，王基，刘永葆.《机电一体化系统设计》课程教学改革与实践［J］.高等教育研究学报，2010（1）：100-101.
机械设计和机械原理的区别范文第4篇
关键词 机械设计；差异演化算法
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0153-02
1 差异演化算法
差异演化是Rainer Storn和Kcnncth Price 在1996年提出的一种新型演化算法，随后由于它的简单好用，并且不容易出错，程序相当稳健在短期内得到了非常大的发展，并被广泛且迅速地应用到了很多的科研和商业领域。它类似于遗传算法，可以模拟生物进化，今年来已经成为演化算法中的研究热点，形成新的随机计算模型。近30年的研究充分表明，模拟自然界的生物的进化方法可以产生新的计算机算法，差异演化算法形成的新的变异向量是其它相似向量的差异形成得到，不需要所求函数的其它辅助信息，然后采用优胜劣汰的自然选择机制产生下一代种群，尤其适合一些非线性和超高维问题的优化。 与其它演化算法相比，差异演化算法的搜索性能是强大的，并且更适合求解高维问题和非线性问题，适合求解多目标优化问题。
差异演化算法最开始是从实数编码的算法而来的，它像遗传算法一样，结构与遗传算法很类似，它们的主要的操作区别是如何变异操作。目前差异演化算法已广泛应用于各个领域。
2 算法优化设计
大家都在研究如何优化这个问题，主要的研究方向是在满足一定的约束条件下，寻找一组合适的参数值，达到最满意的结果。人们在很多的领域都很重视优化的问题，如：系统控制优化、人工智能优化、模式识别优化、生产调度优化等等。在机械设计中的应用就更广泛了。因此，优化理论具有理论和应用的研究价值，而与优化理论关系紧密的算法研究也同样具有相应的价值。
3 差异演化算法在机械优化设计中的使用
在机械设计过程中，设计者经常需要查阅一些手册和文献资料，以获得有关的计算公式和大量数据，例如零部件的标准和规范，材料的机械性能，许多应力和各种系数等数据或曲线图表。用理论设计代替经验设计、用精确设计代替近似设计、用优化设计代替一般设计将成为设计的必然发展趋势。
一般的机械设计都是设计人员按照各种资料提供的数据，结合自己的工作经历和经验，对已有的产品进行类比，比较出优点和缺点，初步定出设计的方案，再通过验算确定方案是否是可用的。优化设计，是利用电脑的计算优势采用数学的方法，用数量的指标对最终的方案进行评判和选择，得到一个相对来说具有最优功能的计算算法。通过这样的过程获得的方案不仅是可用的，而且也是相对最优的。它的一般过程是先明确设计的任务，再确定设计的变量参数，在明确变量的取值范围然的情况下确定设计函数来确定优化方法，最后编写优化程序，总之得出优化结果并圆整。
机械优化设计是在机械设计领域利用将最优化原理和计算机技术相结合，为了提供稳定可靠的机械装置，利用更加科学、更加有效率的理论和方法来完成设计方案，从而解决机械优化设计中遇到的难题。机械优化设计是将机械工程的设计问题转化为计算机算法的最优化问题，机械设计的问题大部分都已经解决，目前是在传统的设计基础上，让它更精确，更符合潮流。而选择适当的最优化算法，利用计算机的高速运算功能从众多满足要求的并且是正确的设计方案中寻找设计者比较满意的设计方法，达到设计者预期的目标 。它可以解决过去难以处理的问题，优化设计是机械设计的一种新途径，它是为了更加优秀而去其糟粕，取其精华，从而提高传统设计的效率和质量。
机械设计是机械工程的重要组成部分，在机械设计的早期是主要是研究机械运动参数的。如材料尺寸、加工能力、最小的尺寸和重量，最好的性能，使之具有最可靠、最低消耗和最少环境污染。机械设计的分类很多，有农业机械设计，矿山机械设计、纺织机械设计、汽车设计、船舶设计泵设计、压缩机设计、汽轮机设计、内燃机设计机床设计等专业性的机械设计分支学科。但是这些问题又有许多共性技术，例如机构分析和综合、力与能的分析和计算，工程材料学、材料强度学、传动、、密封，以及标准化、可靠性、工艺性等。计算机辅助设计引入优化设计方法后，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来 ，解决这些共性的问题。
根据优化设计问题的特点选择优化算法是一个重要的问题。一般要对优化的数学模型的设计变量数、约束条件数、目标函数和约束函数的复杂程度等进行分析，并深人了解各种优化方法的特点，才能作出恰当的选择。
机械优化设计是一门新的学科。它是在现代机械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方法，它可使机械产品的设计质量达到更高的要求。因此，在加强机械设计理论研究的同时，还要进一步加强最优设计数学模型的研究，使其更能反映客观实际。
优化设计英文名是optimization design，从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。选定在设计时力图改善的一个或几个量作为目标函数，在一定约束条件下，以数学方法和电子计算机为工具，不断调整设计参量，最后使目标函数获得最佳的设计。通常设计方案可以用一组参数来表示，这些参数有些已经给定，有些没有给定，需要在设计中优选，称为设计变量。如何找到一组最合适的设计变量，在允许的范围内，能使所设计的产品结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低（即技术经济指标最佳），有市场竞争能力，同时设计的时间又不要太长，这就是优化设计所要解决的问题。一般来说，优化设计有以下几个步骤：1）建立数学模型；2）选择最优化算法；3）程序设计；4）制定目标要求；5）计算机自动筛选最优设计方案等。通常采用的最优化算法是逐步逼近法，有线性规划和非线性规划。
参考文献
[1]刘丽.基于实体有限元的机械优化设计方法及其应用.大连民族学院学报.
机械设计和机械原理的区别范文第5篇
摘要：在机械加工的过程中，机械部件在加工出来之后总是会受到或多或少因素的影响，出现误差进而不能达到设计的初衷。因此为了提高机械制造和加工的质量，就必须采取相应的措施。本文通过讨论影响机械加工精度的几种主要因素并找到提高加工质量的解决途径。
关键词：机械加工；精度；主要因素
随着经济的迅速发展，机械设计行业也在不断的进步，社会对于机械设计也提出了更高的要求。而其中对于机械加工精度的考量显然成为一个显著的特色，因为机械加工精度对于整个机械设计行业来说至关重要，因此提高对机械加工精度的重视程度，着重的分析影响其精度的主要因素是现阶段我们必须要做的。下面我们阐述几种主要的影响因素。
一、加工造成的误差
1、刀具轮廓造成的误差
要想在成型的刀具上加工复杂的曲面，仅仅借助刀具刃口达到这一效果是远远不够的，一般我们都是以圆弧、直线等直观类同的线形替换理论曲线。比如在用滚刀对线性齿轮进行切割时，为了工作的方便性，一般都是采用阿基米德原理中的蜗杆方法进行处理，造成了加工原理的误差。
2、加工运动造成的误差
有些时候，由于部分器件的表面比较特殊，因此保证器件与刀具之间的相对稳定性，以此来实现稳定性。但是由于在实际操作的过程中，理论上的绝对准确加工原理会让整个工作过程变得十分的复杂，造成加工不能顺利的进行，出现不必要的误差。例如在磨削模数螺纹时，它的原理公式中有π这个因数，因此在根据原理进行加工时，或多或少的都会破坏加工的精度，造成一定的误差。
二、机床工艺系统出现的误差
工艺系统由于是一种弹性系统，因此在进行加工时如果受到切削力或者是传动力等外界因素的影响，往往会改变加工器件与加工刀具之间的位置，造成加工误差。其主要包括受力造成的误差和受热造成的误差两种情况。
1、工艺系统受力造成的误差
在器件的切削过程中，加工刀具的高速运转非常容易造成工艺系统的刚度改变，造成系统的变形，与预期的位置或者是质量等有很大的区别，导致加工零件出现误差。此外还容易受到误差的复映，毛零件由于有了加工器件的大概，因此在加工的过程中很容易因为看错等原因出现状况，接头造成工艺系统的外形改变，最终导致器件的误差较大。
2、工艺系统受热造成的误差
首先就是机床热变形造成的影响。机床由于是由不同的部件组成的，因此在受热的过程中，其受热不均匀导致各部位之间温度的差异，久而久之就会造成机床构件的变化，严重影响了机床的加工精度。其次，刀具加热的影响。刀具变执过程较快，造成了刀具热胀冷缩现象严重，虽然造成的误差不是很大，但是对于那些加工要求较高的零件来说，很小的误差就容易造成整个加工过程的报废，严重影响了工作的质量和时间。最后，工件热变形后也会造成一定程度的误差，不同的加工措施对于部件的影响各有区别。当工件不均匀受热时，非常容易造成误差，影响工作的精度。
三、磨损老化造成的加工误差
当主轴受到磨损老化之后，主轴的角度摆动既会造成零件加工表面的圆柱度误差，还会造成其表面的圆度误差，虽然影响不是很大，但是仍会影响相应的精确度。当传动链出现老化之后，由于传动链的传动机构数量等于传动误差成正比关系，如果此时传动链出现磨损，那么同等重量的情况下，肯定会造成更大程度的误差，加工的精度也就大不如从前。如果机床导轨出现磨损，那么对于机械加工工作来说损失巨大，因为机床导轨是机床的核心组成部分，它能够保障机床的正常运转。当导轨出现误差时，对于机床生产出来的零件就会呈现出较大的误差，对零件的精度影响也较大。
四、刀具或者是夹具造成的磨损
由于刀具或者是夹具自身的质量或者是材料不同，因此当出现磨损时对加工精度就会产生不同的误差。普通的刀具出现磨损后造成的误差显然不会直接影响精度，成形的刀具例如齿轮滚刀等的误差就会直接作用到机械加工过程中，直接干扰零件的精度，造成较大的误差。而夹具出现磨损主要是因为夹具夹的过紧、定位误差或者是分度出现误差等，非常容易造成工件的定位误差，严重干扰加工精度。
五、减少误差的办法
针对以上几种影响加工精度的因素，我们通过仔细的研究可以找到合适的解决途径和办法。
1、误差转移法
其实质主要是指将工艺系统的集合误差、受力变形等转移到别的地方从而实现加工的精度。在箱体的孔系加工中，由于孔系的位置和孔距之间的尺寸都需要格外的精确，这对于加工精度具有重要的作用，在机床精度不合格的情况下，通过误差转移的方法，通过一般精度的机床完成其原来不能完成的工作，加工出高精度的零部件。
2、误差补偿法
误差补偿法主要是用来抵消工艺系统中原有的误差或者是利用一种误差去抵消另一种误差，从而实现工件精度的提高。例如在零件的加工过程中，通过运用校正机构的方式来提高丝杆车床传动链的精度，如果机床的传动链在传动的过程中出现问题，那么我们通过螺纹加工矫正装置或者是采用预加载荷法则等措施减少其造成的误差，从而提高其精度。
3、误差减少法
误差减少法又称为直接减少原始误差法，就是对零部件中存在的原始误差进行消除或者是降低。例如当使用车削细长轴的加工过程中，如果采用反向切削法，那么就可以基本上消除工件弯曲变形的现象，从而减少不必要的误差，保证机械加工的精度。
结束语：
机械加工行业由于经济的发展在人们的日常生活中的作用来越重要，如何减少机械加工的误差从而保障加工工作的精度一直困扰着我们。通过仔细的分析影响精度的几种重要因素，例如加工系统或者是刀具夹具出现老化等状况，找到能够尽量减少误差的几种方法，逐步的提高机械加工工作的精度，从而保障机械加工行业更好的造福于人们的生活。
参考文献：
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