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机械优化设计论文篇1
1对于车床刀架转盘零件进行三维建模
对于车床刀架转盘的三维立体建模是通过度对各种方法的结合，制作出不同类型的三维物体形状以及真实环境的过程。对于三维数字化工艺的设计是通过以车床刀架转盘的模型为载体，在进行综合的考虑制造资源以及对产品的制造工艺流程的基础上进行定义，用来控制以及实现可视化表达零件的整个制造过程的数字化模型，从车床刀架转盘的特征角度看，所有的产品零件都可以看成是通过一系列的简单特征所以组成。对车床刀架转盘零件的三维建模的过程中，也就是对很多特征进行叠加，或者是相交和切割的过程，三维工艺的建模过程就是对加工特征以及特征之间的关系进行组织的控制过程。通过对车床刀架转盘零件的图纸进行分析，运用相关的转盘三维模型进行具体的绘制工作。通过打开三维模型的软件，新建对话框进入车床刀架转盘建模环境，再插入车床刀架转盘的图纸，进入草图的环境进行相关的绘制工作，在进行回转命令，进行对回转特征的创建工作，再进行相似的方法绘制其他的零件草图，然后进行零件相关的拉伸特征的设置，除了这些之外还要注意对车床刀架转盘零件的细节特征创建。
2对于车床刀架转盘的机械加工工艺规程的设计
2.1对车床刀架转盘加工的要求进行分析
对车床刀架转盘的零件图进行详细的分析，对相关的零件的尺寸精度以及位置精度的要求进行充分的了解，比如零件的表面粗糙度和燕尾导轨面以及对称度等，相关的精度要求非常高，对相关的零件部位的精度要求分析可以看出导轨面是转盘零件最为关键的加工表面。
2.2对车床刀架转盘的零件图的检查
车床刀架转盘的零件图包括主视图和俯视图以及侧视图，通过采用局部剖视或者半剖视的方法，可以对转盘零件结构表达的更加清晰以及对转盘零件的布局更加的合理，注意对转盘的有关尺寸进行标注，注意对相关的形状精度以及位置精度进行详细的标注，而且要保证标注的统一性以及完整性，确保转盘零件符合国家的相关标准规定，通过对转盘零件的各项技术要求的可行性进行确定，保证了转盘零件设计的合理性，从而为转盘零件的组织生产以及机械加工工艺技术做好充分的准备工作。
2.3对转盘零件生产类型的分析
根据相关的公式以及企业的生产条件进行确定车床刀架转盘的年生产量，结合车床刀架转盘质量的分析，以及对加工工作各种零件的生产类型的数量和工艺的特征进行考虑，从而可以确定出车床刀架转盘的生产类型为中批生产。
2.4确定转盘零件机械加工的工艺流程
通过对转盘零件的零件图进行分析可以得出，转盘长度以及宽度等的设计标准，还有转盘高度的设计标准以及燕尾面的粗基准，对各端面根据相关的基准进行加工，再采用一面两孔的定位方式进行加工其他的表面，从而确定出车床刀架转盘的机械加工工艺的设计流程。
2.5确定相关的设计设备
通过对车床刀架转盘的机械加工工艺的方案以及各种方面加工的方法进行分析，结合对车床刀架转盘的最大轮廓尺寸和加工精度的考虑，进行对加工机床的选择，以及对各种刀具和量具以及夹具的选择。
2.6制定零件机械加工工艺的规程
通过对上文的论述结果的分析，进行车床刀架转盘的机械加工工艺各项要求的制定，制定的车床刀架转盘零件的机械加工工艺的规程是企业组织车床刀架转盘进行生产工作的标准，是整个车床刀架转盘机械加工工艺规程优化设计工作的重要环节之一。
3结束语
车床刀架转盘的三维工艺项目能够大大降低企业的成本，从而增加企业的经济效益。企业的精益化生产才符合现阶段时代的发展，才能够紧紧跟随智能化制造的步伐。在对车床刀架转盘的机械加工工艺规程的优化设计过程中，要做好对于零件的分析以及研究工作，通过对车床刀架转盘零件的机械加工工艺进行优化设计，制定好相关的零件机械加工工艺规程，才能缩短零件的生产周期，从而降低制造的成本以及提高了零件的精密度，对提高企业的劳动生产率以及降低劳动的强度都有着重要的作用。
作者:张克盛 单位:甘肃畜牧工程职业技术学院
机械优化设计论文篇2
“机械优化设计”是机械类专业的一门专业发展的重要课程，主要内容包括优化设计的基本概念、优化设计方法和机械优化设计实例等内容。机械优化设计是将最优化原理和计算技术应用于机械设计领域，为机械设计提供一种重要的科学设计方法。采用机械优化设计方法，人们可以从众多的设计方案中找出最佳设计方案，提高设计效率和质量。
该文简要介绍了“机械优化设计”课程的作用，针对课程教学中存在的问题，从课程实验、课程考核的方式和内容等方面，提出了一系列的改革方法与措施，注重与科学计算软件Matlab的结合，从实验和考核方式的改变引导教学的改变，提高了教学效果与教学质量，取得了较好地实践效果。
1 课程作用简介
“机械优化设计”课程的目标是使学生树立优化设计的思想，掌握优化设计的概念和方法，将最优化和计算技术应用于设计领域，获得解决机械优化设计问题的能力[1]。“机械优化设计”课程是中国机械工程教育专业认证通用标准毕业要求“能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题”和“能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论”的具体体现。“优化设计”是现代设计理论和方法的重要领域，所以“优化设计”也是“现代设计方法”课程的重要组成部分。
2 课程现状
在笔者所在学院机械类专业的培养体系中，机械优化设计课程是一门实践性很强的技术基础课，重在培养学生的建模能力、编制优化程序的能力和灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力。课程教学包括课堂和上机实验，通过实验，使学生进一步巩固和加深对基本知识的理解，能够独立编制计算机程序，掌握常用优化方法程序的使用方法，最终达到灵活运用优化设计方法解决工程实际问题[1]。
在近几次的大纲修订中，为了加强对学生应用能力的培养，在总学时不变的情况下，机械优化设计课程的实验学时有所增加，但实验的内容并没有本质的提升。在机械优化设计原来的教学大纲中，课程的考核以实验成绩为主，这种考核方式很难全面反映出学生对知识的掌握程度。
机械优化设计课程所采用的经典教材中常用优化方法的程序是基于FORTRAN语言完成，现在本科生基本没有学习FORTRAN语言。世界上最优秀的科学计算软件Matlab及其优化工具箱不论是在编写优化程序，还是在直接使用Matlab软件内置优化函数方面，都有较大的优势，很多学生都选修了Matlab相关课程，但优化设计与Matlab软件的结合不论是在Matlab选修课，还是在机械优化设计课程中，都没有得到很好的体现，这不利于学生知识面的拓宽和综合素质的提高[2-4]。
3 实验教学改进
机械优化设计实验是实现机械优化设计教学目标，培养学生创新意识和实践能力的重要教学环节。针对教学中存在的问题，主要从以下几方面进行教学改革的实践。
（1）在一维搜索方法和无约束优化方法课程实验中，主要内容包括基于Matlab语言的一维搜索和无约束优化方法程序的编写、调试和考核，程序能够求解相应的程序考题。同时要求会使用Matlab软件的优化函数：求一元函数极小值的函数fminbnd，求无约束极小值的函数fminunc，fminsearch。求解相同的程序考题，与Matlab语言编制程序的求解结果进行比较，验证编制程序的正确性和有效性。
（2）阅读并理解已有的基于Matlab语言的约束优化算法程序，了解程序的结构特点，会用程序求解约束优化方法的程序考题。同时要求会使用Matlab软件的优化函数――求约束极小值函数fmincon，求解相同的程序考题，与Matlab语言编写程序的求解结果进行比较，验证编写程序的正确性和有效性。
（3）在调用Matlab软件中的优化函数fminbnd、fminsearch、fminunc和fmincon时，既会使用程序调用，还要会使用Matlab软件的优化工具箱GUI直接调用，有精力的学生可以继续通过Matlab软件的帮助功能了解fminbnd、fminsearch、fminunc和fmincon函数的数学原理，了解这4个函数所使用的优化算法。
（4）对机械设计问题，如机床主轴结构优化设计、圆柱齿轮减速器优化设计、平面连杆机构优化设计、汽车悬架系统的优化设计、热压机机架结构的优化设计、月生产计划的最优安排等，参考教材中建立适当的优化设计数学模型，基于已有的程序和Matlab内置优化函数，进行优化设计计算。通过与机械专业相关的实例，激发学生的学习兴趣，增强学生分析和解决工程实际问题的能力。
4 考核方式的改进
针对以实验成绩为主的成绩考核方式很难全面的反映出学生对知识的掌握程度的问题，合理分配课程总成绩的构成，改为平时成绩20%，实验成绩40%，考试成绩40%，兼顾平时、实验和考试各个方面。平时成绩主要包括课堂表现，如学生主动参与课堂练习、讨论，创造性地提出问题的能力等，以及作业完成情况、课堂考勤等。考试环节，以课堂讲解的内容为主，主要考察学生对机械优化设计基本概念的掌握情况，优化设计方法理论的理解与运用情况。实验成绩主要包括完成自编优化方法程序的情况，考核题计算结果及分析，以及实验报告的撰写情况等。
对于有精力的学生可以布置相应的机械优化设计研究小课题，要求学生提交研究报告，根据学生收集资料能力，研究设计能力，解决实际问题能力和合作研究能力等评定成绩，作为实验成绩评定的加分项，加到实验成绩100分止。还可以向学生介绍现在工程优化的前沿――拓扑优化，建议学生去拓扑优化的权威OLE SIGMUND教授的个人主页http：//topopt.dtu.dk/下载拓扑优化相关Matlab程序运行，培养学生兴趣和科研能力。
5 结语
通过机械优化设计课程的实验和考核方式改进，使得学生不但掌握了优化设计的基础知识，而且还掌握了使用科学计算软件Matlab解决机械优化实例的初步能力。学生可以掌握基于Matlab语言编写机械优化设计程序，还能掌握Matlab软件的优化设计工具箱的使用， 为今后各门功课的学习和工作打下基础。课程教改内容在大纲修订中得到体现，取得了较好地实践效果，更好地发挥了机械优化设计在从“基础课”和“专业基础”课通向“专业应用”的桥梁作用，加深对学生综合素质的培养。
参考文献
[1] 梁迎春，孙靖民.机械优化设计[M].北京：机械工业出版社， 2014.
机械优化设计论文篇3
1.1 机械优化设计的概念
机械优化设计是指最优化技术在机械设计领域的移植和应用，是以最低成本获得最高效益。其根据机械设计理论、方法与标准规范等建立能够正确反映实际工程设计的数学模型，利用数学手段和计算机计算技术，在众多的方法中快速找出最优方案。机械优化设计通过把机械问题转化为数学问题，加以计算机辅助设计，优选设计参数，在满足众多设计目的和约束条件的情况下，获得最令人满意、经济效益最高的方案。目前，机械优化设计已成为解决机械设计问题的有效方法。
1.2 机械优化设计研究的内容
机械优化设计主要研究的是其建模和求解两部分内容。 如何选择设计变量、列出约束条件、确定目标函数。其中，设计变量是指在设计过程中经过逐步调整，最后达到最优值的独立参数。设计变量的数目确定优化设计的维数，维数越大，优化设计工作越复杂，但效益越高，所以选取适当的设计变量显得尤为重要。约束条件即是对约束变量的限制条件，起着降低设计变量自由度的作用。目标函数即是指各个设计变量的函数表达式，工程中的优化过程即是指找出目标函数的最小值（最大值）的过程。一般而言，目标函数的确定相对容易，但约束条件的选取显得比较困难。
2 机械优化设计的一般思路与常见方法
2.1 机械优化设计的一般思路
2.1.1 分析问题，建立优化设计数学模型
在机械优化设计的过程中，首先需要通过对实际问题的分析，选取适当的设计变量，确定优化问题的目标函数和约束条件，从而建立优化设计的数学模型。
2.1.2 选择优化设计方法，编写程序
在设计变量、约束条件和目标函数三大要素已经确定，构建好数学模型的情况下，编写计算机语言程序。
2.1.3 分析结果，找到最优方案
准备必须的初始化数据，通过计算机数值计算，对比计算结果，在众多的设计方案中选择最完善或者最适宜的设计方案，使其期望的经济指标达到最高。
2.2 机械优化设计中的常见方法
2.2.1 传统优化设计理论方法
传统机械优化设计方法的种类有很多，按求解方法的特点可分为准则优化法、线性规划法和非线性规划法。准则优化法是指不应用数学极值原理而是采用力学、物理中的一些手段来谋求最优解的方法。常见的准则优化法有迭代法中的满应力准则法等，其主要特点是直接简单效率高，缺点是只能处理简单的工程问题。线性规划法是指应用数学极值原理，选取适当的设计变量和约束条件，求解目标函数的一种方法。常见的有单纯形法、序列线性规划法。其优点是通过把实际工程问题转化为数学极值问题的求解，使其直接、有效、精度系数高，缺点是工作量大。非线性规划法同样根据数学极值原理求最优问题，可分为无约束直接法、无约束间接法。有约束直接法和有约束间接法。其优点是应用范围广，可应用于大、中、小型工程问题，且都相对简单方便、可靠性高、稳定性强、精度高。
2.2.2 现代优化设计理论方法
现代优化设计方法不同于传统优化方法，其无需通过选取设计变量、约束条件、目标函数等因素，便可获得全局最优解，大大地减少了传统优化设计方法花费的人力与财力，在日今复杂的工程问题中，提出了全新的思路与方法。常见的现代优化设计方法有遗传方法、神经网络法、模拟退火法、粒子群算法等。
3 机械优化设计的现状与前景
机械优化设计是最优化理论、电子计算机技术和机械工程相结合的一门学科，包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状优化设计等。二十世纪五十年代以前，用于解决最优问题的数学方法仅限于古典的微分法与变分法，在处理现实问题时，计算量非常大。直到四十年代前后，大型线性规划技术的提出，数学方法首次被运用到结构最优化，使得计算过程不再复杂，有效的解决了数值最优化计算。近年来，随着数学规划理论与计算机技术的飞速发展及广泛应用，许多新兴优化算法，如遗传算法、神经网络法等相继被提出，机械优化设计广泛地被应用到建筑结构、化工、航天航空等诸多领域并取得飞速发展。机械优化设计具有广阔的发展前景。
机械优化设计给机械工程界带来的巨大经济效益是显而易见的，但其工程效应比起预期远远小得多。归结其原因，主要有以下两点：（1）建模难度大。（2）最优方法的选取难度大。
虽然有以上不足之处，但是机械优化设计的发现前景仍是非常广大的，且各领域也在积极做出相关的研究探索，并已取得一定的成就。
4 结语
机械优化设计即是指从众多设计方案中需找最优方案的过程，一般包括建立数学模型、选择优化方法、分析计算结果选择出最优方案三个过程。根据不同的分类方式，机械优化设计的方法有很多，从传统角度，最常用到的有线性规则法中的序列线性规则法等等，由于现在各技术领域的发展以及工程问题对优化设计的需求，衍生了很多与传统方法原理完全不同的新兴方法，最常见到的有遗传算法、神经网络法等。纵观几十年来机械优化设计的发展历程，其发展是非常迅速且令人可喜的，虽然仍存在建模困难、优化方法选取等等方面的一些挑战，但是其前景仍旧是非常广阔的。研究机械优化设计的理论与方法无论是学术领域还是实际经济效益方面都具有研究意义。
参考文献：
[1]刘惟信.机械最优化设计[M].北京：清华大学出版社，1993.
[2]陈立周.机械优化设计技术的发展现状及其新问题.2000年中国机械科学部份研究的征文，1984.
[3]秦东晨，陈江义，胡滨生等.机械结构优化设计的综述与展望[J].中国科技信息，2005（9）.
机械优化设计论文篇4
1 传统优化方法的应用与发展分析
1.1 传统机械优化设计方法的应用
传统机械优化设计方法大多应用于机械结构和零件功能的优化设计，针对机械结构的性能和形态进行优化。在机械结构上，内点罚函数优化法，能够对刚度和压弯组合强度结构进行良好的优化，既能够满足尺寸要求又能良好的控制结构自重。在形态方面，典型的是轴对称锻造部件的毛坯形状的优化。在性能方面，采用坐标转换法和黄金分割法对部分两岸结构进行优化设计，使得机械结构更加准确保持运动平衡性，提高了传力性能。这样看来，传统机械优化设计方法依然能够取得良好的效果，所以在机械设计发展中不能忽略传统优化方法的作用。
1.2 传统优化设计方法的一些改进
在新的设计方法出现后，传统机械优化设计进行了一些改进：设计中普遍采用最优设计方案和设计策略，帮助达到最优组合性能;建立能够反映设计问题的数学模型，提高机械设计的准确性;利用计算机选择最优方案，通过计算机程序解决更加复杂的计算;计算机辅助设计，降低人工设计的误差。
2 现代机械优化设计方法的应用和发展
随着机械设计要求不断提高，设计工作需要考虑的问题也越来越多，整体需要解决的问题规模和复杂度都有所增强，传统优化方法的问题暴露出来，局部优化和最优解不再适用于大规模问题的设计，这使得机械设计工作者广泛吸取其他学科的理论知识，产生全新的机械设计思路，通过算法来解决一些复杂的设计问题。
2.1 反馈神经网络在机械优化设计中的使用
反馈神经网络模型的基本内容是一些双向相连的神经元系统，每个神经元之间的连接都具有特别的权值，这个神经网络对于输出和反馈能够统一应用，这样将整个网络的能量函数和机械设计的目标函数映射起来，神经网络的进化过程则与机械优化设计的最优过程对应起来，在实际应用中，寻找神经网络模型与问题的解的过程十分关键。
2.2 多层向前神经网络在机械优化设计中的使用
多层向前神经网络也是目前神经网络模型中应用较广的一种，通过输入层、隐层和输出层，将模型输入信息进行单项的传播输出，整个模型中不论是层内还是层间，均不存在反馈链接。多层向前神经网络具有很高的运算速度，非线性的映射能力也更突出，在机械优化设计中，能够利用这种模型的特点，对机械结构的多目标优化进行映射。
除了神经网络模型的应用外，很多专业的数学软件也应用于机械设计工作中，比如MATLAB，作为功能强大的工程数据计算软件，能够很好的将计算问题与实际问题结合起来，其中配置了大量的工程函数，在解决大部分工程问题时能够节约大量的时间，而且计算结构也非常精确，所以在自动化控制和机械设计领域都有很好的应用。
3 遗传算法的应用与发展
遗传算法简称GA，是一种全新的概率优化算法。遗传算法作为一种非确定性的拟合自然算法，模仿了自然界生物进化的特点和规律，对于随机对象进行自然选择，按照自然界的适者生存法则来循环处理数据，最终产生的随机群体会收敛于整体的最优解。遗传算法有很强的自适应性，借助自然界遗产的规律，能够对全局都进行优化处理，同时遗传算法是潜在的并行计算算法，所以拥有很高的计算效率。遗传算法以其全局优化的优越性，主要应用于机器学习和控制领域，最近几年也得到发展被应用于机械优化设计中。
3.1 遗传算法与机械结构优化设计
简单的遗传算法线性适应度非常理想，通过非线性适度与自适应的变异概率来优化一般的遗传算法，以此来解决机械结构的优化问题，多峰值函数极值等都具有实际的参考意义。
3.2 遗传性算法与可靠性分析
框架结构系统结合遗传算法，能够对系统结构的可靠性进行优化分析。
3.3 遗传算法与故障诊断
遗传算法网络模型中，各个神经元之间的权值可以作为染色体向量，模拟基因多点交叉变异能够对随机对象进行优化选择，这种遗传算法能够应用于变压器故障的诊断。
4 机械优化设计软件的应用与发展
4.1 专用软件的应用与发展
目前国内机械优化设计专用软件开发和使用的都比较少，机械优化设计软件的开发还需要积累足够的经验，根据工作经验转换成计算机功能组成专用软件。计算机辅助设计软件的使用，能够帮助解决很多机械设计中的工程问题，结合人工神经网络和遗传算法，开发计算与图形化功能，专业软件的发展速度也是越来越快。
4.2 网络在线机械优化设计软件
优化算法的研究已经有所成绩，利用网络平台逐渐开发一些工业化在线优化软件，便于工业设计使用。对于在线机械优化设计软件来说，亟待解决的问题就是模型问题，对于非常复杂的系统来说，结构、流程、物料和系统参数等，都非常复杂，如果计算对象比较模糊，运算效率会受到严重的影响，这就给在线优化软件带来了巨大的困难。为了解决这种情况，通过合适的算法解决辨别模型，结合神经网络和学习特点进行数据的识别，让在线优化软件也能够良好的应用于各种模型，比如国内比较成熟的NEUMAX软件包，基于神经遗传算法的在线优化软件包，都能够良好的实现各种模型的遗传算法，这些软件已经成功应用于甲醇合成机械设计的优化工作中。
5 总结
机械优化设计在传统机械设计的基础上，结合了大量的先进科学得到了高效的设计方法，大大提高了机械设计的质量和速度，随着数学理论和计算理论的发展，机械优化设计方法也在不断更新，思维更加开阔，各种设计方法也都得到了不同程度的完善。所以机械优化设计不但要深化工程设计理论，更要结合多种学科打开更加广阔的发展未来。
参考文献：
[1]王瑾.面向环境的产品设计制造及应用研究[J].机械管理开发，2011（01）.
[2]王维威，解念锁.金属基复合材料的加工方法及应用[J].科技创新导报，2010（29）.
[3]王瑾.基于材料的绿色产品设计与管理研究[J].科技创新导报，2009（32）.
机械优化设计论文篇5
Key words: agricultural machinery; Modern design; Methods review
中图分类号：S23文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
在我国社会经济的发展过程中，始终离不开农业机械所发挥的作用。现代设计方法的主要内容涉及新理论与计算机应用相结合的产物，其设计方法以思维科学、设计理论系统工程为基础方法，并以计算机为主要工具进行各种方案、图样以及程序的总和。对于农业机械现代化设计方法的综述内容，我们仍然在不断的探索过程中，在明确现代化设计方法的含义以及核心发展事项的基础之上，搭建设计平台，在以利于软件优化参数的核心发展目标中，重视建设平台涉及到的创新方法规律、优化软件设计、试验台架、优化软件设计及现代设计方法等方面工作的发展动态。在不断的研究中，我们发现现代化设计方法的突出优点是缩短周期、降低发生的成本以及提高精准度。
一、创新方法的建立
随着科研实践活动水平的不断提高，在农业机械现代化设计的过程中，农业机械的创新具有一定的特殊性以及普遍性。在农业机械发展过程中应用的创新方法，主要是指建立全新的机构，使之在现有的科技条件下，完成传统机构无法满足的技术要求。只有在实践的不断发展中，逐渐完善出传统机构所不具备的技术措施，才能在一定程度上确保农业机械现代化水平的不断提高。在实际工作中，建立的机构创新可以从发现机构创新元素以及找到实现创新元素的相关的技术施工方案，使之可以为农业机械的现代化设计工作做出积极的促进作用。但是我们也必须明确，发现机构创新元素以及找到实现创新元素的相关的技术施工方案，在实施的过程中都需要克服一定的困难，并且会依据现实条件的变化，使施工技术方案的难度不断变化。
二、优化软件设计
从理论层面分析，现代设计方法的主要内容涉及新理论与计算机应用相结合的产物，其设计方法以思维科学、设计理论系统工程为基础方法，并以计算机为主要工具进行各种方案、图样以及程序的总和。在现代化软件工作中，主要包括市场上可以见到的出售中的以及自编的软件。随着市场出售软件功能的逐步强化，相关的研究人员必须在实践的科研中掌握一定的软件管理与使用技能。
一般而言，我们需要掌握的软件方法应在实践的科研中不断的总结，而不是一味的依靠一些理论知识来强化农业机械的使用技巧。毕竟理论与实践的运用之间还存在一定的差距。依据目前软件发展的水平，虽然市场软件的所具备的功能足以完成农业机械的虚拟制造、试验以及重要的测试工作，但是缺少二次开发的技术，使之无法完成其核心的参数优化设计工作。这将在一定程度上，极大的影响农业机械现代化的虚拟制造、试验以及测试的相关工作的完成情况，并影响其验证农业机械内部优化参数的相关标准。
三、试验台架
在农业机械现代化设计工作中，为了完成农业机械内部的优化以及虚拟制造、试验、测试的工作，我们必须考虑农业机械试验台架及其核心部件的科研工作。在农业机械实际的优化操作工作中，必须借助试验台架来完成农业机械部分核心部件的优化检测以及可靠性的相关试验。相关的科研人员只有确保农业机械部分核心部件的优化参数符合施工的技术标准，以及确保所有试验工序的质量前提下，才能组织相关的工作人员对农业机械进行整体设计完善的工作。并按照相关的工作程序，进行田间的试验活动，在实践中检验农业机械的各个部件的性能。并记录好试验的细节性工作，使相关的技术人员可以通过现场的试验结果，借助现代科技的力量以及专业的设备来深入研究农业机械核心部件的优化设计工作。
四、现代设计方法的优点
在农业机械现代化设计的相关实践中，科研人员不断的完善试验过程中出现的问题，同时将对农业机械的 参数优化、虚拟制造以及农业机械的试验、测试归结为现代化设计方法的核心内容，并在此核心内容的指导下，取得了一定的成果。相对而言，农业机械现代化设计方法的优点主要集中在可以在缩短周期的基础上，实现降低科研成本以及提高精准度的相关目标。大多数的农业机械的现代化设计工作，都需要利用计算机绘制相关的制作图纸以及在符合标准的试验台架上进行不断的虚拟制造、测试来完成的，在一定程度上减少了农业机械科研活动季节影响的问题。同时，在采用先进优化方法的作用下，可以提高试验样机的成功率，以达到有效的降低科研的成本。
五、现代设计方法
在农业机械现代化设计的相关工作中，现代化的设计方法始终发挥着至关重要的作用。因此，在农业机械现代化设计的工作中，我们仍致力于不断的探索过程中。在农业机械现代化方法设计的工作中，优化参数的设计工作是非常重要的。相关的科研人员可以利用现有的科技设备，通过一定的目标函数的计算，在不断的改变参数的试验过程中，最终确定最为合理的设计参数。因此，农业机械的现代化设计方法，需要在不断的实践过程中去探究。
总结：
在实际生活中，我们必须重视对农业机械现代化设计方法综述的相关内容。并在实践的探索中不断研究农业机械现代化设计的方法。相关工作人员必须明确在现有的发展理论中，农业机械的发展离不开现代化的设计软件。在现代化软件工作中，自编的软件需要相关科研人员付出巨大的努力进行研究工作，才能确保农业机械设计的缺陷最小化，才能进一步优化设计参数。使之可以有效的维护农业机械设备的老化、及时的解决机械设备的相关问题。因此在实际工作中，我们必须重视农业机械参数优化的相关工作，使之可以有效的促进农业机械现代化的发展。
参考文献：
机械优化设计论文篇6
1 机械设计中优化设计的重要性
所谓的优化设计，其实不仅仅存在于机械设计领域，而是存在于各种学科和应用中。优化设计的本质就是透过多种科学手段和研究步骤，筛选出多种解决问题的方案和措施，然后“优中选优”，找到最佳的路线和策略。之于机械设计，优化设计的功能性作用是毋庸置疑的，具体可以从如下方面考量。
1.1优化设计可以保证机械设计的工艺与质量
在机械设计的过程中，设计师不仅要考虑设计流程、设计时间和成本、功效等问题，更重要的是必须考虑设计产品的工艺水准和实用价值，也可以理解为设计产品的质量。要知道，机械产品往往用于工业生产及大型的工程项目，其质量的优劣关系重大，绝对不能儿戏视之。简言之，机械设计的质量是第一位，倘若失去了优质的保证，那么这样的机械设计毫无价值。所以，找到更好的设计路径和策略，维持设计的质量和工艺，就成为了整个机械设计的关键。这里，优化设计虽然也不能从设计流程和细节上保证机械设计的质量高低，但是优化设计最起码可以提供多种设计方案和选择，为设计师的路线选择提供了丰富的内容。在现实操作中，设计者往往利用数学函数及相关模型对各种设计方案进行综合评估，做出最佳的选择。诸多设计方案中的最佳方案，往往具备这样几个特点。首先，该方案应该是效率最快的，成本最省的；其次，该方案要具备现实的操作可能，要能实现设计的规划。
总之，机械优化设计的过程其实是筛查最佳设计方案的过程，这个过程中的方案选择是最符合机械设计实际需求的，也是最具质量保证的。
1.2优化设计可以最大限度的节约设计开支和成本
机械设计是一项繁琐、浩大的工程，往往需要很久的时间才能完全，不存在所谓的捷径和“小道”。所以，在维系长时间设计流程的同时，必须做好高额开支和成本支出的准备。事实证明，机械设计的成本开支往往令主管单位“不堪重负”。诚然，随着机械设计技术的进步以及管理流程的简化，新时期的机械设计成本开支以及有所降低，但是仍然有压缩的空间。要清楚的是，运用优化设计的方法对机械设计的成本开支进行削减，完全要基于保障设计质量的前提；倘若成本的控制要以牺牲质量为代价，那么这样的控制手法必须果断舍弃。
在机械设计中采取优化设计路线，能够减轻前期和设计过程中的成本开支，为设计单位节省一笔不小的资金。之所以这样说，是因为优化设计的最佳方案往往是符合设计流程的，是可以发挥出现有材料、设备和人员最大能量的，所以不需要额外耗费多余的人力、财力和物力。因此，优化设计能够节约机械设计的开支成本是有科学依据和理论基础的。
1.3优化设计可以提高机械产品的科技附加值
机械设计的产品是一种自然属性但是具备商业价值的“商品”，这就必然要与市场发生关联。同时，优化设计方法在机械设计中的应用，能够增加机械产品的科技含量和技术附加值，大大提高产品的市场竞争力，这对机械设计企业而言无疑是一大利好。例如，随着现代科技的发展以及相互之间融合度越来越高，机械设计的产业化正在形成，即机械设计可以作为一个单独的工程链条存在。如果我们把机械设计的产品作为一个普通商品看待，那么这种商品必须是价格最低、质量最好、科技含量最高的，唯有此，该产品才能在市场中取得占有率，企业才能因此获取利益最大化。所以，所有的机械设计企业都在努力的追求“这样的机械产品”，而这样的产品往往需要透过优化设计来实现。
所以，优化设计为机械设计产品的技艺提升、附加值增大提供了全新的路径，也为机械设计单位和企业的发展增添了新的利润增长点。例如，随着信息技术、计算机技术、材料技术、液压技术、加工制造工艺的不断发展和成熟，机械设计的每一个环节都会有一种或多种新技术的注入，最终的机械产品往往“饱含科技”，其技术附加值自然可以达到一个高位。类似这样的高附加值机械产品，在市场中的价格是可以想见的，企业因此带来的收益也是很高的。所以，如果把机械设计中优化设计作为一种生产选择方式来衡量，那么优化设计为产品的开发和流动，为设计单位、企业的利益最大化带来的贡献是很难估量。由此可见，优化设计对于当今的机械设计是多么的重要。
2 机械设计中优化设计的实现路径
既然优化设计可以为机械设计提供质量和效益的保证，那么就必须引入科学有序的优化设计方案，使之产生明显的效果。从当前的情况看，机械优化设计可以从如下角度考量。
首先，机械设计的一维搜索优化方法，这种方法也是当前机械设计优化方法的最典型代表，以数学函数为理论基础，透过搜索区间的确定，来保证优化方案的有效性。一维搜索方法是一维问题的最基本方法，也是多维机械设计的基础方法。众所周知，机械设计大都是多维的，很少有一维的情况，但是这恰恰说明了一维的重要性和基础。就好比数学中的从0到9的10个数字，它们构筑了数学的基础，成为数学的理论“细胞”。所以，一维搜索方法在机械设计的应用，往往直接影响优化设计问题的求解速度。其次，机械优化设计会用到约束优化方法和无约束优化方法。在机械优化设计中，经常使用的是约束优化的方法。
除此之外，机械优化设计还可以通过线性规划方法、多目标及离散变量优化方法来实现。总之，诸多优化方法的存在和操作为机械优化设计提供了多元化的路径，这是我们所乐见的。
参考文献：
[1] 李剑峰. 机械优化设计的研究与实践[J]. 煤矿机械. 2011（01）
机械优化设计论文篇7
引言
机械制造业的不断发展，随之而来的是对机械结构设计要求的不断提高，因此，对于机械结构的设计需要在满足机械设计原则的基础上不断创新，改变原来的设计方法，根据机械产品的功能充分发挥创造力，综合运用先进的技术，借鉴优秀的研究成果，在全新的设计理念和基本设计原则的指导下，创造出更具有价值的机械结构。
1、机械结构设计概述
对于机械结构而言，根据不同的设计方法生产出来的结构也不尽相同，比如在材料、毛坯选择上，应当根据材料价值和特性进行选择，充分利用机械结构材料自身的性能；同时，还要注意利用代用材料。如果只是制造毛坯，则制造难度就会明显降低；切削加工过程中，选用切削加工费用低的方法；机械结构设计过程中，要求结构应当便于装夹和定位，并且适用于标准刀具以及量具，适合标注尺寸等
2、机械结构设计原则
2.1应当满足机械结构的应用要求
在结构设计过程中，机械结构应当可以有效实现预定的指标；同时，还要确保设计出来的机械结构可有效完成任务，满足强度、刚度、精确度以及使用寿命的要求，同时还要确保该机械结构在使用过程中的安全可靠性。
2.2应当有效满足经济性要求
对于机械结构设计而言，其经济性实际上是一个综合性的指标，全面体现在设计、制造和应用全过程。其中，设计与制造经济性，主要体现在设计、制造过程中的成本有效控制；应用过程中的经济性，主要表现在高生产率、高效率等方面，同时还要求维护费用较低。这些都是设计过程中应当充分考虑的问题。
2.3应当关注机械设备操作人员的安全
机械结构设计过程中，应当注意技术安全问题，最大限度地去改善操作人员的劳动条件、强度；同时，还要注意机械结构外形的美观度，并能有效满足特殊要求，比如机床在长期应用中的精度、大型机械的运输方便性等。
2.4与质量技术指标相适应
由于机械结构是机器产品的基本组成要素，因此对结构质量的要求十分严格，但质量技术指标越高，用在结构设计和制造上的成本和时间也越多，当质量技术指标达到要求时，再添加其它的要求势必会导致工时和成本急剧增加，生产效率明显下降。在这样的条件下，生产出来的结构将无法实现最理想的经济效益。因此，在对机械结构的结构进行设计时，结构的结构工艺性必须在满足使用条件的前提下与质量技术指标相适应，实现机械结构最高的实用性和最大的经济效益。
3、机械结构设计方法
3.1理论设计
理论设计主要以人们已掌握的合乎规律的理论和实践知识为基础，结合理论力学、材料力学、机械原理、金属学等理论知识进行机械结构的结构设计。根据结构的整体载荷情况，运用理论计算公式确定结构的几何尺寸。结构的尺寸计算必须满足载荷情况、材料性能、结构工作情况和应力分布规律等方面的条件。运用计算公式初步确定机械结构的尺寸及形状后，再利用校核计算对结构危险剖面的安全系数计算值进行校核。这个过程多用于应力分布规律复杂，但又能用材料力学公式表示出来的结构设计，同时也适用于应力分布规律简单但必须已知结构尺寸的情况，如轴和弹簧的设计。在进行机械结构的结构设计时，一些具有足够实践经验的设计工作者也常为了简化计算过程，在粗略的估算和相关资料的基础上直接进行结构设计，然后采用校核计算。理论设计的基础是熟知机械结构的材料性能和应力分布规律，是经过大量感性知识而总结出来的设计规律，因此是一种具有一定科学性和先进性的设计方法，值得广泛采用。但是任何一种理论都存在不完善的地方，所以不应把理论设计当作完美的机械结构机构设计方法。
3.2模型实验设计
模型实验设计主要针对一些尚无法运用理论知识进行详细分析的大型的、结构复杂且具有一定重要性的机械结构进行结构设计。具体来说，就是对结构作出初步设计，形成模型，对模型进行反复试验，再根据实验结果加以修改。这种设计方法同样也是对理论不足的一种弥补，同时也有效地避免了经验设计中缺乏科学性的成分。模型实验设计决定了大型复杂结构中的工作应力分布情况和结构的极限承受能力，是将经验设计转化为理论设计的途径之一。
3.3经验设计法
即实际设计过程中，根据某类机械结构现有设计、应用经验，总结出经验公式，根据设计人员自身的设计经验，选一类比法进行设计。虽然该种方法没有较为详尽的理论科学分析依据，但也具有科学统计性特点，因此应用价值也比较大。实践中可以看到，因该种方法是基于通过实践总结出来的经验，所以它经得起实践检验。比如，机架以及变速箱设计过程中，经验设计法便可在理论设计的基础上加以应用和实现，实际上它是理论设计的初级方法。
4、机械结构优化的发展展望
结构优化设计随着最优化方法的不断发展和改善，已逐渐得以发展。近些年来，在结构优化算法方面，结构优化设计趋向于采用接近实际的复杂结构模型模拟大型结构系统，由于设计变量数目大，研究新的有效的准则优化方法受到重视，但仍有如何去解决针对各种特殊的结构优化问题建立相应的公式，解决解析推导和数值计算的实现问题；再是使用大型系统的分解优化方法，对于大型结构优化，可以按子结构分解或者进行多级分解优化，对于多学科的复杂系统可以按学科分解优化。分解算法的关键在于建立各个子问题之间的稿合关系，比如通过使用最优解对参数的灵敏度和采用线性分解等法建立起稿合关系，使得子问题的解相容，从而保证迭代收敛，问题是如何保证一定能求解。并行计算技术引入结构优化设计是一个较新的方向。像遗传算法，人工神经网络的方法，在近十年来被引入结构优化设计并发展很快。它们对离散与连续混合变量的全局优化，对发展结构近似重分析的专家系统有其独到之处。现在的问题是怎样提高优化质量、精度、加快收敛，增加方法的通用性。
拓扑优化、材料优化和形状优化的集成在机械结构和部件设计中具有重要的实用价值，是近年来出现的并行设计的重要组成部分，仍将是下一步研究工作的重点。拓扑优化能够为结构的方案设计提供科学的依据，使复杂结构和部件在概念设计阶段即可灵活地、理性地优选方案，有望用于大型实际结构优化设计求解。但是要处理庞大的有限元和优化模型计算量增大，应力约束处理、对“多孔状”材料分布圆整化，单元消失可能会对计算模型造成病态等问题。
从近几年来国家自然科学基金所资助的内容来看，单就机械学科涉及优化设计的项目就有近20项，有广义优化设计，全性能优化设计，模糊优化，可靠性优化，分解优化设计，光机电一体化与人机一体化设计，有基于人工神经网络的复杂结构优化研究及机械传动系统性能优化，复杂机电系统解稿与稿合设计理论与方法研究，机电产品的绿色设计理论与方法等，以及今年提出的面向产品的创新的概念设计，轧制件模具的现代设计方法等课题，反映我国已经注意追踪或跨入世界领先领域的研究工作。另外，优化新方法的研究，形状优化和拓扑优化，多学科优化，结构优化建模，可靠性问题，结构重分析与灵敏度分析，遗传算法，神经网络，人工智能，大规模问题求解，因特网应用等都是继续深入研究的热门课题。
结束语
机械结构优化设计是提高产品性能、节约生产成本的有效方法。其直接关系着整个机械产品的性能和质量，因此在机械结构机构设计过程中，应当加强思想重视和设计思路创新，只有这样才能确保设计质量。
参考文献
机械优化设计论文篇8
1 机械零部件可靠性设计的作用
可靠性设计是指以形成产品可靠性为目标的设计技术，又称概率设计，将外载荷、承受能力、零部件尺寸等各设计参数看作随机性的变量，并服从一定的分布，应用数理统计、概率论与力学理论，综合所有随机因素的影响，得出避免零部件出现破坏概率的相关公式，由此形成与实际情况相符合的零部件设计，确保零部件的可靠性和结构安全，控制失效的发生率在可接受的范围内。概率设计法的作用体现在两个问题的解决。首先，分析计算根据设计而进行，确定了产品的可靠度；其次，根据任务提出的可靠性指标，确定零部件的参数，从而帮助设计者和生产者对零部件可靠性有清晰明确的了解。
2 机械零部件可靠性优化设计现状
目前，主要使用可靠性优化设计方法还是传统的设计方法。这种方法在设计机械零件时，一般都将零件的强度、应力和安全系数都是当作是单值的，将安全系数与根据实际使用经验规定的某一数值相比较，如果前者大于后者，就说明零件是安全的。但是由于没有考虑到各参数的随机性，把各个设计参数看成是单一的确定值，因此并不能预测零部件可靠运行的概率，很难与客观实际的最优化方案相符，设计人员也不好把握其设计产品的可靠性。
以概率论和数理统计等作为工具的可靠性设计方法，避开了主观的人为因素在设计过程中的影响，外界条件变化得到了从整体上的把握，设计结果更贴近客观情况。可靠性设计广泛应用在机械零部件可靠性设计的各种问题中，更科学地解决了许多繁琐的传统设计方法有心无力的问题。
3 机械零部件可靠性设计方法
机械零部件可靠性的设计不仅需要的是与时俱进、把脉时代的创新精神，更需要把握零部件质量保证和可靠性优化设计的科学方法。机械零部件可靠性设计是基于传统机械设计以及其他的优化设计方法进行的，由于机械产品有着千差万别的功能和结构相异之处，因此，机械零部件可靠性的设计方法以及优化方式的选择需要因地制宜。
3.1 权衡与耐环境设计
权衡设计是对可靠性、质量、体积、成本等要素进行综合衡量后，制定出最佳方案的设计方法。耐环境设计也是进行综合考虑的一种优化设计方式，从机械零部件生产之初，就将零部件在整个寿命周期内可能遭遇的各种环境影响考虑在内，包括运输的碰撞、空气干湿程度对设备的作用、设备保养合理程度等，通过对这些环境因素的分析，在零部件生产用料和生产技艺上加以优化，从而进行保护和保证零部件自身乃至机械设备的可靠性。
3.2 预防故障设计法
机械设备的运作是整体性运作，处于完整的串联式系统中。实现“整体功能大于部分功能之和”的目标，优化机械设备的可靠性，首先需要优化零部件的可靠性。机械设备的零部件需要进行严格的选择和控制，对外购件需要严格把控，标准件和通用件要优先选用。选用之前要对零部件进行分析验证，最大程度利用故障分析成果，以成熟的经验和经过分析验证证实的方案。
3.3 简化与余度设计
简化设计指的是在满足特定功能的条件下，设计应该合理简化，如零部件的数量尽量避免冗余。所谓“多个香炉多只鬼”，越复杂越容易出现错误和故障，可靠性的优化就更无从谈起了。这不仅是可靠性优化设计的一个基本原则，也是避开故障、提高可靠性的最有效方式。简化意味着减少不必要的部分，而并非依靠少部分超负荷承担大部分的工作，零部件的简化需要从整体着眼，仔细分析零部件的组合与配合的最佳方式。余度设计则是从整体入手，类似于计算机中的备份功能。通过对完成规定功能设置重复的结构、备件等，以防局部故障或失效时，机械设备整体系统依然保存着规定的功能。
3.4 概率设计法
将应力一强度干涉理论作为基础原理支撑，把应力和强度作为服从一定分布的随机变量处理。处理设计对象中与设计有关的参数、变量等部分，成为服从特定的统计规律的随机变量，建立符合可靠性设计标准的概率数学模型，通过概率与数理统计理论和强度理论，得出在给定条件下零部件产生破坏的概率公式，求出在给定的可靠度中零部件的尺寸、寿命等，使其在符合要求并且得出最好的设计参数。这种方法巧妙地填补了常规设计的缺陷，而且较为贴近生产实际。
4 结语
综上所述，机械可靠性设计的方法是在传统方法以及旁支方式上得到发展与完善的。成功的机械零部件可靠性优化设计，在把握设计参数的随机性、多参数的设计以及在设计中预测该零部件的可靠度等问题上都有全局性思路的贯穿。想要在国际市场竞争上占据一席之地，拥有良好的可靠性是我国机械产品生产商努力的大方向，机械零部件的可靠性优化设计其重要性不言而喻。因此，在对这个问题进行研究时，不仅要有创新的思想，还要有科学可靠的设计方法。
参考文献
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机械优化设计论文篇9
机械设计是对机械中各种零件的材质、尺寸以及工作原理、工作方式进行分析，并将上述内容专户为具体描述的过程，它可以为后续机械生产以及制造工作提供依据。
一. 机械设计的主要特征
1. 数字化
数字化技术是目前机械设计过程中的核心内容，在机械设计工作开始之前，我们首先应运用数字化技术对设计生命周期进行建模处理，也就是所谓的模拟设计，这样做的目的是为了确保后续的机械设计工作可以得到更完美的技术支持。在设计过程中，可以利用计算机等数字管理辅助手段来促进机械设计过程的实现，从而达到设计资源最优分配、工作效率提升的目的。
2. 并行化
并行化技术是机械设计未来几年的发展趋势，随着计算机信息技术的不断普及，资源共享越来越容易实现，它可以轻松跨越时间及空间障碍，让工作者在何时何地都能展开工作。而传统的机械设计工作是较为单一的，只能单个步骤进行，且设计过程中不能实现有效沟通，发现问题时也不能做出快速反应，使机械设计工作人员的工作量大大提升。
3. 智能化
自动化技术在机械设计方面的应用程度正在逐渐深化，机械设计工作人员可以通过智能化技术来实现机械设计工作。目前运用最多的智能化机械设计系统，具有单独计算能力以及强大的逻辑推理功能，为机械设计师的工作翻开了全新的一页。由此可见，智能化技术已经成为了我国机械设计领域的主要工具。
二. 现代机械设计技术在我国的运用情况
1. 有限元设计
有限元分析技术是目前机械设计领域中普及范围最广的分析类技术，它主要是通过数学近似的方式来实现真实物理系统的模拟，通过有限数量的未知量去靠近无限未知量的真实系统。这一技术不仅可以用来解决机械设计过程中的非稳态问题，同时还能够运用在一些结构较为复杂的动静态工程设计方面，并精确地得出各种零件所产生的应力变化。
2. 最优化设计
最优化设计是机械设计领域中的新型设计方法，它最大的优势在于能够实现设计领域的转移和应用。它的根本思想是通过机械设计理论及标准所来构建一个体现工程设计问题的数学模型。这种设计法的起步时间较晚，但是发展速度确是十分惊人的，在短时间内已经被广泛应用至各种工程设计领域当中。最优化设计不仅可以优化机械产品的使用性能，同时还可
3. 模糊设计
模糊设计是一种数学知识在机械设计工作中的体现结果。在机械设计中存在庞大的模糊数据，再加上科学技术的更新，使机械产品的结构变得越来越复杂，内部变量因素也逐渐增加，使原本就难以准确描述的机械产品变得更加困难。而模糊设计法可以很好地解决这一类问题，它将模糊技术与重量设计技术有效地融合在一起，形成了一种功能更为全面的设计方法。
4. 可靠性设计
可靠性设计也是机械设计中应用较多的设计法，它是上个世纪六十年代开始进入机械设计领域的。可靠性设计是指在设定好的时间条件下完成设定好的功能。可靠性技术是基于概率论与数理统计这两大理论基础实现的，它将失效分析与预测作为其中的试验依据，其根本目的在于确保产品的可靠性。
三. 机械设计技术的未来发展趋势
1. 信息系统化
未来，机械设计会逐渐朝着信息系统化的趋势发展，因为系统工程学是在信息学与控制学等多门学科的基础上逐渐发展而来的，主要作用在于优化工程结构。传统的机械设计都是将设计对象当成一种独立的事物来开展分析与实验，所得到结果具有较大的局限性。我们应逐渐扩大信息系统工程学在机械设计中的应用范围，将机械系统拆分为若干个部分进行分别研究，得到更加详细的结构特征，同时实现人力及时间资源的节省。
2. 挖掘并培养人才潜力
机械设计对于人才的要求将会逐渐朝着精英化方向发展，随着信息时代的打来，越来越多的人工都被智能化机器所取代，但是在机械设计领域中，支撑它的核心主体仍然是人类，人类的创造潜能是无法被机器所取代的。应积极培养高级工程技术人员，并持续优化他们的现代化科学技术知识体系。具有强大的机械设计领导管理能力，充分打开设计师的想象空间，激发他们的设计灵感与创作能力，通过艺术感来解决更多工作中的实际问题。
3. 产品商品化设计趋势
机械设计是对机械中各种零件的材质、尺寸以及工作原理、工作方式进行分析，并将上述内容专户为具体描述的过程。但是在目前这个竞争日益激烈的大环境中，越来越多的企业已经开始意识到要想获得更好的发展，就必须持续创新，推出新的产品与服务。但是有很多企业在设计与开发新产品时虽然投入了庞大的财力与人力资源，最终却在产品商品化这一步骤上遇到了阻碍。对于任何一个机械产品的设计过程来说，商品化都是其中最后一个环节，同时也是验证机械设计效果的最佳手段，因此机械设计工作初期阶段就必须做好充分的市场调研活动。机械产品涉及不仅仅需要做到外观的美化，更重要的是体现它的功能性与实用性，并强调人机交互功能，最终形成一个符合现代化人类审美标准及功能需求、能够为企业带来经济效益与社会效益的机械商品，从而给企业带来更强大的市场竞争力。
四.结束语
作为一名现代化机械设计师，必须要不断追随社会进步的脚步，实现持续的自我提升与创新，通过自己牢固的专业技能与丰富的想象力不断完善自己的设计过程，为自己、企业、以及社会设计出更完美的机械产品，并有效实现机械产品与商品之间的转化，从而促进企业在市场中持续、稳定、健康的发展。
参考文献：
机械优化设计论文篇10
当今社会，科学技术飞速发展，人们不仅对多功能产品有强烈的需求，也需要多功能产品可以实现其应具备的功能。产品的可靠性优化设计是以产品功能的可靠性使用为目的而应运而生的产物，从产生开始到现在，已经得到了迅速的发展与广泛地使用[1]。在进行机械工程的产品设计时，将可靠性理论与技术应用于其中，并根据需要与可能，将产品的可靠性使用作为优先考虑的设计准则；在满足时间、费用及性能的基础上，让设计出的机械工程产品符合可靠性的要求。可靠性的设计问题在涉及传统的设计技术的同时，也与价值工程、系统工程、环境工程及质量控制工程等有着密切的关系。因此，可靠性设计是多学科与多技术相互交叉融合的一种新兴技术。
2.机械工程产品的可靠性优化设计现状分析
由于我国的特殊历史原因，机械工程制造业与西方发达国家机械制造业相比，显得相对落后，尤其是在可靠性设计的研究方面更是显得滞后。直到二十世纪八十年代，我国在机械工程的可靠性研究才取得了一些初步的成效，在某些个别的行业还成立了专门从事可靠性优化设计研究的组织与团体，并为社会培养了大批的可靠性优化设计研究的技术人才，制定出了整套可靠性优化设计的规范标准[2]。从总体上来看，过去的可靠性优化设计研究比较偏重于理论，但在生产实践中，对于理论的应用则是比较少，就这一点而言，与制造业相对较为发达的国家相比较，存在着许多不足之处。
3.可靠性优化设计在机械工程中的应用
机械工程产品的可靠性优化设计在产品的生产与使用周期的各环节都起着重要作用。这些环节主要有产品的设计、制造、使用及售后维修等。以下就机械工程产品的设计、制造及使用三个环节展开讨论可靠性优化设计问题。
3.1机械工程产品设计环节可靠性优化设计
机械工程产品的设计主要包括装配整体设计与零件组装设计。对机械产品进行可靠性优化设计时，可以将其当作一个整体，设计的方法主要有两种，第一种方法为：先大致了解机械的完整系统，并分析组成整体的零部件具有多大程度的可靠性，据此推断出整体具有多大程度的可靠性；这种方法即为预测整体设计可靠性的手段，预测的结果必须与设计指标相符合[3]。第二种方法为：将整体机械工程可靠性优化设计所要求的指标分配到其零部件的设计上，要求零部件必须满足各自的可靠性指标要求；常用的可靠性的分配方法有：再分配、等分配、比例分配及综合评分的分配方法。设计单个零件时，尽量采用符合国家规定且已经在生产中大量投入使用的常规零件，并用不同设计方法对重要程度不相同的零件进行优化设计，设计关键部件之前，要先行可靠性的试验。除此之外，要反复验证及修改机械工程产品设计的可靠性，直到其能够满足于可靠性优化设计所要求的标准为止。设计机械工程的人机系统也很重要，这方面的设计包括适应性及操作的舒适性设计。
3.2机械工程产品制造中的可靠性优化设计
要保证一个产品的质量，在制造环节的质量控制是最关键的部分，因此，机械产品在制造的过程中进行可靠性优化设计是非常重要的。加工的设备可靠性要得到保证，在选择加工工艺与工艺流程时，要注意其技术水平，保证制造水平尽量达到最优化。产品制造工艺流程是一个完整的系统，其中的各个方案与工序是工艺流程系统中的子系统，对每个子系统进行可靠性优化设计时，都要综合考虑各方面的因素，如工艺装备、加工设备、加工材料与工作人员素质等；只有这样才能为各个子系统设计出可靠性与合理的指标；最后，整合分析各个子系统的指标，并通过合理的方法将总系统的可靠性及优化指标整理出来。
3.3机械工程产品的使用与维修的可靠性优化设计
对机械产品进行维修，能有效延长其使用寿命；良好的售后服务水平是一个公司获得发展的必备条件。因此，生产机械设备的厂家要认真对待售后服务与维修的问题，运用先进的逻辑分析法，制定出科学的维修内容与维修方式，对机械产品的合理使用寿命作出规划。机械工程产品具有可维修性及可靠性，两者在很大程度上是相似的，可维修性是可靠性的具体指标之一[4]。对机械工程产品进行设计时就应当首先考虑到可靠性指标，以便能使设计出的机械产品在发生故障的情况下，易于检查与维修。进行机械产品维修的可靠性优化设计时，要充分考虑维修费用的问题，负责设计工作的人员在进行机械工程可靠性优化设计时，要以最少的费用获得最高程度可靠性作为设计的原则，以便能够尽量减少发现故障的时间。因此，以可靠性优化设计理论作为维修设计的基础，是非常合理的，也是非常重要的；制定经济合理的维修设计在现代化与科学化的进程中意义重大。使用符合标准的维修设备进行维修，提高维修工作人员的技能水平，使机械产品的维修工作能够朝现代化与科学化的方向发展。
4.结语
在以往机械工程的优化设计的过程中，很少将可靠性方面的指标考虑进去，因此不能够将机械工程产品的可靠性真实地反映出来；在可靠性的设计方法当中一般不会考虑机械产品的重量、体积及成本等方面的指标[5]。而在很多机械工程的设计方案中，只考虑进行可靠性方面的设计或只考虑优化方面的设计，就很难达到理想设计的效果。因此，只有在机械工程的设计中综合考虑可靠性与优化设计，并将两者的优势有机结合在一起，方能取得理想的设计效果。随着现代经济建设的步伐不断加快，机械工程制造业的发展也在日趋繁荣，且正朝着更具深度、更为复杂的方向迈进。当前人们对机械工程产品的可靠性优化设计的要求变得更高；目前，机械工程产品正日趋大型化与复杂化，因此，机械工程产品的可靠性优化设计的方法的应用也将会变得更广泛。对产品的使用也会变得更广泛，现代企业的发展也要以此作为发展的指标。
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
[2]何社全.工程机械产品的满意性设计[J].建筑机械化,2010(02):419-420
机械优化设计论文篇11
所谓的可靠性主要是指产品在一定的环境条件下，可以在规定的时间范围内完成其相应的工作，具有很高的连续性和重复功能。可靠性设计是上个世纪被提及并且随着科学技术的发展该项技术也在不断的发生着变革。机械可靠性设计主要还是依据计算机的概率统计和随机理论，通过计算机完成结构分析，对该系统的可靠性进行运算。根究相关的研究表明，机械结构的设计可靠性是保障该机械稳定的主要因素，因此我们在进行机械的设计对于其可靠性的研究就显得非常重要。只有设计的可靠才能够确保机械在制造和安装过程中的安全，这样才能够有效的提升工业生产水平，从而实现产业化优化。
虽然我国对于机械的可靠性设计的研究已经取得了一些成就，但是这些的主要研究活动还是集中在学校的研究上，难以在实际的工作设计领域进行研究，即研究仅仅属于理论上的研究，而实践上的研究明显还不足。我国在机械的可靠性设计上的研究还是与世界先进水平存在着差异，亟需我们努力对其进行改善，实现理论实践共同发展。我国的机械可靠性设计无论是管理还是技术应用上都还存在着不足，管理上没有建立起相应的管理体系，而技术的应用则也没有进行推广和创新使用，形成这些问题的关键主要是对于可靠性理论的一些研究实践短，并且没有广泛的传播，综合各个方面我国的机械可靠性设计明显不足，需要我们不断进行努力，从而实现我国的机械可靠性稳步发展。
2.机械可靠性的常用设计方法
2.1.基于概率方法的机械可靠性设计
概率设计方法主要是以概率设计作为理论指导，然后形成的一种机械设计的零部件和构件的设计方法。概率设计时，需要对原材料的强度、大小、性能等进行概率统计分析，接着对其采用干涉模型进行计算。设计过程中要在干涉模型的帮助下完成对随机变量的计算，实现零部件可以达到预期的可靠度指标。概率设计方法可以保证机械的可靠度，此种设计方法并不是以最小强度大于最大应力作为指标，而是通过概率描述应力和强度分布。采用概率设计方法可以有效的克服传统方法中由于应力和强度之间变化而产生的可靠性缺陷。概率设计在机械可靠性中的应用可以满足定量的可靠度要求，其主要是由于此种概率设计方法可以预见性的承认了零件故障的问题，并且可以对零件的故障给予正确的解释。
2.2.基于稳健性的机械可靠性设计法
所谓稳健性机械可靠性设计是以统计学作为分析的基础，然后尽可能的保持该产品的性能稳定性。还可以最大限度的提升产品的使用时限，那么我们在进行设计过程中就要考虑到制造过程中和使用过程中外界参数对于产品的影响。对于产品本身存在的结构问题、参数问题进行预见性解决。稳健性设计可以用于衡量机械制造的可靠性，以及产品对于用户造成损失的大小。所谓的损失主要是指实际功能和预期目标的偏差，偏差越大则用户的损失也越大，那么该产品的质量也就越差。采用稳健性设计方法具有明显的缺陷，从理论上看，此方法是成立的，但是从技术上来分析，该方法难以实现且经济实用性较差。稳健性设计方法则是融合了多种技术，可以对产品进行改良和完善，并且对于机械产品的可靠性提升更高。
3.可靠性设计优化对策
机械产品的生产最为重要的环节就是设计环节，如果设计不过关，那么该机械产品就没有生产的必要，从盈利的角度来看，只有通过优良的设计，生产出可以提升效果、提升生产安全性的产品才具有立足之地。否则设计不优良、设计难以说服投资之人，那么这种机械产品的生产会被搁浅。因此面对当前日新月异的科学技术时代，不断将科学技术用于生产力的提升上，从生产材料的营运、发展新的机械生产技术，势必会接替落后的机械制造产品。因此在机械可靠性设计的优化上首先要对设计的方案进行优化，其次则是对机械制造的产品质量进行跟踪保障，不断以服务质量来占据市场，赢得商家的青睐。最后机械产品可靠性设计的优化，还需要对设计的完善度进行优化，因为这样才能够对成本进行控制，对于机械产品的质量和成本进行控制。从而为市场提供优良的机械产品，按照市场的调查来改良设计的方法，不断通过提升设计效果以及运行效果来促进机械产品的可靠性设计。
4.总结
随着当前科学技术的稳步发展，不断将机械设计的可靠性纳入到最基本的设计要求之中，从而实现了对机械产品质量的提升，切实有效的运用先进的计算机技术，不断实现数学规划与计算机科学技术联合使用。机械优化设计过程中需要针对可靠性设计方案进行合理优化，希望通过优化方案来改善在机械可靠性设计过程中的一些问题，采取必要的解决措施，来推动机械可靠性设计的发展。
参考文献：
[1]张义民.机械可靠性设计的内涵与递进[J].机械工程学报，2010，14：167 188.
机械优化设计论文篇12
0 引言
机械设计技术在我国机械制造业领域使用得比较普遍，其是机械制造工程的重要组成部分，与机械产品的质量性能、研究周期、技术经济效益、社会环境效益以及生态效益等息息相关。随着经济社会的进一步向前推进，我国机械制造业的工作原理、结构、力和能量传递方式、零件材料、形状尺寸以及运动方式等都发生了本质变化。在新的时展形势下，现代电子计算机技术、网络技术以及现代管理技术等都赋予了机械设计技术新理论和新方法。我国的机械设计技术无论是在直觉设计、静态设计还是在经验设计等方面都得到了极大发展。
1 我国机械设计技术具体应用现状分析
我国的机械设计技术应用包括理论设计、经验设计以及常规实验设计在内的常规设计技术和包含优化设计、有限元设计以及可靠性设计在内的现代设计技术。两种不同类别的机械设计技术具有不同的特征，适合用于不同的实际设计环节。在进行机械设计工作时，相关人员需要根实际情况选择适合的设计技术，以实现机械设计技术的完美化、最优化发展要求。
1.1 我国机械设计技术中的常规设计技术应用现状分析
理论设计、经验设计以及模型实验设计是学习、应用、发展现代设计技术的基础，其与设计的安全性、技术含量以及费用紧密相关。通常情况下，理论设计是在总结前人工作成就、失误以及实验数据的基础上形成的，相关的机械研究工作者对这些前辈的设计情况进行规范化、系统化分析整理之后，形成了理论性较强，能够被学习、传承的理论设计技术。比如，在对简单受拉杆件的强度进行设计时，其工作流程主要有以下三步。首先利用相关的机械原理和机械设计公式对杆件的横截面积进行分析、计算并求解。然后采用其他的机械设计方法对所计算出来的杆件横截面积进行检验、验证，以最大限度保证杆件横截面积计算的准确性。最后利用强度计算公式对相应的计算验证数值进行再次的审核校对。理论设计技术遵循的是恒定公式计算、校对核查法则，与灵活多变的现实情况不完全吻合。在机械设计过程中，很难对机械的安全系数进行合理把控，使得所设计制造出的机械产品安全性能低。
经验设计技术是根据书本知识学到的间接经验或者是工作设计人员以往积累起来的直接经验，而从事的当前机械设计工作。经验设计技术主要是针对变化小、结构稳定、形状不变的诸如机架、箱体等特征明显的零部件设计。随着当前社会的迅速发展、机械设计产品日趋复杂，市场对机械产品的技术含量要求不断提升，经验设计技术逐步被淘汰出现代机械设计领域。模型实验设计也是针对零部件而言，对于结构复杂、尺寸大的重型整体机械零件通常采用此技术。模型实验技术手段能够将大部件进行小尺寸样机模拟，然后根据小尺寸样机的具体情况进行调整修改，以促进重型整体机械零件的不断优化、升级，进而达到市场要求。模拟实验设计技术耗费的时间成本、经济成本都较高，然而凭借当前的机械制造设计水平，还没有成型的替代技术。因此，模拟实验设计技术通常用于特别重大的机械设计中。
1.2 我国机械设计技术中的现代设计技术应用现状分析
优化设计、有限元设计是现代机械设计中的最主要的设计技术。优化设计的学科理论基础是高等数学中的线性规划理论，所凭借的技术支撑是计算机数值程序设计。在最优化思想的指导下，现代机械设计技术日趋完美。在机械设计过程中，通过运用数学优化思维和现代计算机技术对所有的机械设计方案进行优化分析，进而选择能够解决各种复杂问题和指标最优的优化方案进行机械设计，能够从最大程度上实现机械设计的完美追求。机械设计理论、工程设计实际问题、机械设计规范要求、现代计算机技术、机械设计标准、数学规划要求、以及机械设计方法都是运用优化设计技术必要考虑的关键点，只有这样，才能设计制造出最优化的机械产品。
有限元设计实质上是一种数值计算方法，被广泛应用与现代工程设计分析中，计算机技术的迅猛发展进一步深化了有限元设计技术在机械设计领域的应用。结构离散法、有限节点衔接以及协调条件求解是有限元设计技术的基本思想。在有限元设计技术中，其节点数量是固定不变的，在利用此技术进行相关的机械设计时，只有根据真实情况改变单元的数目，进而调整设计的精确度，并促使其无限接近机械产品的实际解。有限元设计技术包含了工程力学、工程数学以及高等数学等相关学科知识，能够用于解决复杂结构的静态分析、非线性问题求解、复杂结构动力分析以及非稳态问题求解。
2 我国机械设计技术的未来发展趋势分析
在吸取传统机械设计精华理念，结合现代化技术的基础上，我国的机械制造业逐步迈入数字化、并行化、智能化发展轨道。具体而言，随着数字化、大数据时代的到来，当前机械设计技术的显著特点是数字化技术的应用。数字化技术是彰显机械设计生命力的主要载体，无论是在进行设计的建模工作还是设计的模拟工作时，都需要运用到数字化技术，以实现机械设计对设计技术和设计方案的完美追求。此外，为了节省时间成本，提升整个机械设计工作的效率，强化对设计工作的管理，促进资源的合理配置，在机械设计过程中，也会运用到数字化技术。比如现代计算机辅助设计技术和数字化管理技术等，以检查、分析并管理整个设计过程。
并行化是随着计算机技术的普及而出现的，随着大数据时代的到来，各种信息资源共享平台应运而生，各种数据库资源也日益完备。社会的众多行业都能打破地理空间、时间的限制，让不同地区的人员在同一数据平台进行相应的工作。随着计算机技术在机械制造领域的深入发展，传统的受时空限制的机械设计技术逐渐被淘汰，涉及知识范围广、科技含量高、与现代社会技术发展同步的现代机械设计技术能够有效弥补传统设计技术的不足。迈入并行化发展轨道的机械设计技术在计算机综合平台的支撑下，能够集思广益，进行机械制造行业内部的信息共建共享，促进机械制造领域各部分之间的优势互补，并能够从最大限度上节省时间成本，达到最完美的机械设计效果。
智能化是当前机械设计的另一发展趋势，各种智能技术、自动化技术的应用促进了机械设计系统的智能化发展。在机械设计过程中，为了有效提升机械的工作效率，减轻工作人员的工作压力和工作量，大规模的拥有独立计算和智能逻辑推理功能的智能化机械设计系统已经被用于了设计师的工作过程中。并且，智能化亦是整个社会发展的大方向，机械设计技术的智能化发展符合社会发展潮流，与时展衔接紧密。
采用可靠性设计技术，增强机械设计的可靠度。可靠性设计技术使用的主要对象是机械工程的零部件设计，迄今为止，可靠性设计技术发展时间还比较短，应用领域相对狭窄，还是一门比较新颖的机械设计技术。在机械设计过程中，对于那些对工作时间、工作条件以及所要达到的机械功能要求比较严格的机械零部件，通常需要采用可靠性设计技术进行设计。对机械设计材料强度、零部件材料应力、材料尺寸以及机械产品的疲劳寿命等设计变量进行可靠性把控，是可靠性设计技术的主要特征。通常采用的设计技术分析方法是概率中的随机变量分析法，通过概率计算、统计分析后确定零部件使用的最终材料尺寸和变量的结构参数，以确保零部件设计的可靠性要求。
此外，我国机械设计技术在未来的发展中，还需要提升设计产品质量，转变市场竞争优势，优化竞争策略。并在环保意识、绿色发展理念的指引下提升机械产品性能，促进机械设计技术的生态化、可持续性发展。在后续的机械设计发展过程中，还需要引进现代管理手段，提升经营管理发展理念，提升机械设计技术的可靠性能和l展水平。
3 结束语
机械设计技术与我国机械制造业在国际竞争中处于的位置紧密相关。在社会主义现代化建设中，为了有效提升我国机械产品的国际竞争力，提升我国的综合国力，需要对机械设计技术进行改革，发挥其在现代企业设计中的应有作用。
参考文献：
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[2]胡晓波.机械设计技术的发展现状与趋势[J].轻工机械，2005（03）：4-7.
机械优化设计论文篇13
1.机械零件可靠性设计基本理论
在实际工程中，人们逐渐认识到，除了随机性以外，在工程中还存在着另一类重要信息：模糊信息。所以传统的可靠性方法就是用概率论和模糊理论处理不确定性，但概率可靠性和模糊可靠性模型都需要用较多的数据去定义参数的概率分布或隶属函数，且计算量较大。通过研究，建立了结构概率-模糊-非概率混合可靠性模型，该混合可靠性模型能够综合各单一模型的优点。最大限度地将已有的信息利用到产品的可靠性分析中去，并能够更加客观和全面地反映结构的实际安全状况，为分析和设计决策提供更全面而且更真实的有用信息。可靠性设计的精确性和先进性是建立在应力、强度、寿命等数据的真实性、精确性基础上的，重视试验数据的收集和分析，建立可靠性数据库。对设计新产品时有很重大的参考价值，用概率-模糊-非概率的方法解决不确定问题的框图见下图。
2.机械零件可靠性设计理念研究
2.1.可靠性优化设计
可靠性优化设计是在可靠性基础上进行优化设计。既能定量地满足产品在运行中的可靠性。又能使产品的尺寸、成本、质量、体积和安全性等参数得到优化。从而保证结构的预测工作性能与实际工作性能更符合。该方法将可靠性分析理论与数学规划方法有机地结合在一起，在对各参数进行可靠性优化设计时。首先以机械零件的可靠度作为优化的目标函数，使零件的某些指标、成本、质量、体积或尺寸最小化，再以强度、刚度、稳定性等设计要求为约束条件建立可靠性优化设计数学模型。根据模型的规模、性态、复杂程度等因素选择合适的优化方法，最后求出最优设计变量。
2.2.可靠性灵敏度设计
可靠性灵敏度设计是在可靠性基础上进行灵敏度设计，充分反映各设计参数对机械产品失效影响的不同程度。便于找出哪些随机变量对机械零件可靠性设计的敏感性影响较大，并对此参数进行重分析和再设计。通过估计设计变量变差和约束变差对质量性能指标影响的大小，改变设计参数中影响较大的参数以使产品对可控因素变差和不可控因素变差的影响失去灵敏性。可靠性灵敏度设计首先建立极限状态方程，然后对各设计参数求偏导数，得到可靠性的灵敏度计算公式，进而确定各设计参数的灵敏度，用灵敏度数值作为再设计时修改设计参数的依据，从而使得参数修改和再设计工作事半功倍。
2.3.可靠性稳健设计
稳健设计能使产品的性能对在制造期间的变异或使用环境的变异不敏感，并使产品在其寿命周期内，不管其参数、结构发生漂移或老化的小范围内，都能持续可靠地工作的一种设计方法。可靠性稳健设计在设计阶段通过灵敏度分析，使产品在不消除和不减少不确定性因素的情况下。通过设计使不确定性因素对产品质量影响的敏感程度最小，从而提高产品质量和降低产品成本。
2.4.可靠性试验
可靠性试验是对产品的可靠性进行调研分析和评价的一种手段。其目的是发现产品在设计、材料和工艺方面的各种缺陷。为改善产品的战备完好性，提高任务成功率，减少维修费用及保障费用提供信息。确认是否符合可靠性定量要求，我们通过试验一方面要获取可靠性数据。另一方面要通过产品在试验中发生的各种故障，找出其原因并进行细致的分析和研究以提高产品的可靠性。但实际机械零件的设计方案如果有改变，就必须重新进行一次试验分析，这需要花费很大的人力、物力和财力。所以在可靠性试验前利用一些高性能的软件进行模拟分析能减少试验次数，节约时间和研究基金。
2.5.传统设计方法与可靠性设计相结合
目前采用概率设计法的概念去完善和改进传统的安全系数，使可靠性和安全系数直接联系。广泛应用现有的各种设计方法对产品进行设计计算，并与采用可靠性概率设计方法得出的结果以及实物试验的结果进行比较，从而积累经验，收集和整理可靠性设计。
结语：
可靠性是产品的一种动态质量指标。在现代化生产中已经贯穿在产品的开发、设计、制造、试验，使用及维修保养的各个环节之中。对于可靠性知识掌握越多，主观经验的运用就会越少，自然机械结构的设计也就越合理。这正是机械工程技术研究追求的目标。本文通过了解机械工程结构可靠性的研究不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决，而且将其应用到机械结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。所以该课题的研究内容是相当丰富和有意义的。
参考文献：
[1] 陈艳红. 机械零件可靠性设计示例一则[J]. 开封大学学报，1995，04：65-69.
[2] 卢昊，张义民，赵长龙，朱丽莎. 多失效模式机械零件可靠性灵敏度估计[J]. 机械工程学报，2012，02：63-67.
[3] 吕明. 机械设计技术的现状与趋势研究[J]. 广东石油化工学院学报，2012，06：46-49.
