機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用策略研究

黃世暢

摘 要：近年來隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)各個(gè)產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)邁向自動(dòng)化以及信息化的發(fā)展趨勢(shì)，在越來越激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，要不斷實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展和逐漸優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以滿足社會(huì)進(jìn)步的發(fā)展和要求。機(jī)械產(chǎn)品在我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占有基礎(chǔ)地位，質(zhì)量問題和技術(shù)發(fā)展是主要關(guān)注的地方。目前我國(guó)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)方式已經(jīng)滿足不了當(dāng)前高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)的需求，要能夠確保機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，充分進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)部?jī)?yōu)化，完善機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平的提升。由此可見，要注重探討最優(yōu)設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化技術(shù)，設(shè)計(jì)出滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，通過優(yōu)化產(chǎn)品的技術(shù)功能和外形，以提升產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)；應(yīng)用策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.018

0 引言

機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是指在系統(tǒng)優(yōu)化背景下，采用綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)的方式，以此來實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的需求和質(zhì)量，達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案和標(biāo)準(zhǔn)。目前傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要采用機(jī)械產(chǎn)品加工工人和其他類型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主要的模板，運(yùn)用長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和觀察最后來確定整體的設(shè)計(jì)方案，在產(chǎn)品加工后期要盡心檢測(cè)來確定是否符合整體的質(zhì)量要求和標(biāo)準(zhǔn)。這一設(shè)計(jì)過程不僅僅需要大量的時(shí)間，同時(shí)還會(huì)給機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)埋下安全隱患，給機(jī)械產(chǎn)品加工過程帶來問題和困難。結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)是通過進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)以及尺寸優(yōu)化技術(shù)，利用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方式，確定整體機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。這樣做不僅僅能夠保證機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)也能夠確保機(jī)械加工的精確度，確保效率和質(zhì)量同時(shí)進(jìn)行，提升機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工的水平，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，滿足時(shí)代進(jìn)步的需求，促進(jìn)企業(yè)能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有優(yōu)勢(shì)。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和層次

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以分成不同的層次和種類，按照優(yōu)化目的的不同可以分為：尺寸優(yōu)化技術(shù)、形狀優(yōu)化技術(shù)、拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)。

（1）尺寸方面的優(yōu)化技術(shù)。在尺寸方面的優(yōu)化技術(shù)主要是指通過保證機(jī)械產(chǎn)品的形狀和拓?fù)潢P(guān)系不受到改變，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中使用計(jì)算機(jī)技術(shù)來尋找適合的尺寸變量，并且通過運(yùn)行過程實(shí)現(xiàn)重組，以此來找到最佳的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

（2）形狀方面的優(yōu)化技術(shù)。機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中不僅僅要保證尺寸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，還要確保外觀形狀能夠滿足施工工程的要求。由此可見，形狀方面的設(shè)計(jì)要保證機(jī)械產(chǎn)品的尺寸以及拓?fù)潢P(guān)系不變，在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中保證形狀變量，通過設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)，在最后保證形狀能夠符合工程要求，實(shí)現(xiàn)使用功能。

（3）拓?fù)浞矫娴膬?yōu)化技術(shù)。拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)主要是通過連續(xù)結(jié)構(gòu)和離散結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，連續(xù)結(jié)構(gòu)拓?fù)浼夹g(shù)中要主要注意優(yōu)化孔洞的數(shù)量，還包含形狀方面以及分布現(xiàn)象，同時(shí)也要注重對(duì)結(jié)構(gòu)邊界進(jìn)行優(yōu)化，通過離散結(jié)構(gòu)拓?fù)浼夹g(shù)來保證相關(guān)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，確保每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化的連接方式。

2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的設(shè)計(jì)方式

（1）要確定目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)是進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，要通過確立目標(biāo)函數(shù)，明確機(jī)械產(chǎn)品在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行有效的設(shè)定和研究，對(duì)工程中提出的具體要求也能夠進(jìn)行設(shè)置和整理，并且通過設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，盡量減少變形所帶來的壓力和程度。

（2）進(jìn)行函數(shù)變量的設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中確立的函數(shù)，下一步要對(duì)函數(shù)中相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究和確定，機(jī)械產(chǎn)品的參數(shù)設(shè)定主要有結(jié)構(gòu)組成中的幾何參數(shù)以及物理參數(shù)，比如在設(shè)計(jì)中設(shè)定零件的長(zhǎng)度、寬度、厚度等，這些參數(shù)都會(huì)影響機(jī)械產(chǎn)品和質(zhì)量和效率。如果在參數(shù)設(shè)計(jì)中存在相關(guān)不合理數(shù)據(jù)，會(huì)直接對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響，同時(shí)也會(huì)影響到企業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提升。

（3）約束條件的規(guī)定。在完成函數(shù)變量設(shè)計(jì)之后，要在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中增加一些要求，在設(shè)計(jì)過程中加入一些約束條件，之后才能夠進(jìn)行加工和制造。約束條件主要是指在計(jì)算中要確定函數(shù)變量能夠處在相對(duì)的約束范圍內(nèi)，比如能夠設(shè)定一些極值的設(shè)定和管理。

（4）選擇最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)方式。選擇最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的最后過程也是關(guān)鍵點(diǎn)。面對(duì)各種各樣，各具特點(diǎn)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，要慎重的進(jìn)行選擇和評(píng)價(jià)。這就要確定對(duì)機(jī)械產(chǎn)品工程進(jìn)行具體分析，結(jié)合實(shí)際問題和現(xiàn)象進(jìn)行合理的選擇和研究，最后來選擇一個(gè)適合的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方式，在進(jìn)行加工制造之前，要讓專業(yè)技術(shù)人員對(duì)方案從全方位的監(jiān)督進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，以此來提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。

3 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)部?jī)?yōu)化技術(shù)應(yīng)用策略探討

3.1 提高整體技術(shù)人員的綜合素質(zhì)能力

機(jī)械產(chǎn)品要能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，首先要保證技術(shù)人員具有專業(yè)的工程知識(shí)，同時(shí)還要具有數(shù)學(xué)建模能力，工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)方面要符合規(guī)范，要注重理解功能的體現(xiàn)，運(yùn)用規(guī)范的數(shù)學(xué)語言來表達(dá)存在的問題和設(shè)計(jì)內(nèi)容，確定適合的解決問題的模型。設(shè)計(jì)人員在掌握建模能力的基礎(chǔ)上，還要具有解決建模中存在的參數(shù)問題，利用不同的參數(shù)變量，在求解過程中要確定得到準(zhǔn)確的答案。

3.2 在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中要運(yùn)用各個(gè)學(xué)科的綜合能力

機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有復(fù)雜性，在設(shè)計(jì)工程中會(huì)包含各個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，比如說數(shù)學(xué)算法、數(shù)據(jù)分析方式和計(jì)算機(jī)技術(shù)等。要保證在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中注意從各個(gè)角度進(jìn)行分析和運(yùn)用，以此來考慮方案的可行性。首先要從工程整體角度出發(fā)，把整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)氛圍不同的設(shè)計(jì)板塊和內(nèi)容，通過相對(duì)應(yīng)的知識(shí)來進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的設(shè)定，優(yōu)化函數(shù)變量，設(shè)計(jì)好每一個(gè)板塊，要注重掌握每一個(gè)板塊的聯(lián)系，進(jìn)行整體的組合，保證優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的完整特點(diǎn)。

3.3 要注重實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展

要從市場(chǎng)需求的角度出發(fā)，要注重創(chuàng)新發(fā)展，通過變革傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展。在新時(shí)期，創(chuàng)新能力是企業(yè)發(fā)展的源泉，要保證企業(yè)在市場(chǎng)中能夠占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，擁有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。在改革創(chuàng)新過程中，要摒棄傳統(tǒng)理念，創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案和思維，跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，滿足市場(chǎng)需求。

4 總結(jié)

機(jī)械產(chǎn)品是我國(guó)各行各業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)保障，并且具有重要的影響。目前機(jī)械行業(yè)中的產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)計(jì)是社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，要減少質(zhì)量不過關(guān)和使用能力差的現(xiàn)象，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，為機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提供創(chuàng)新發(fā)展能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾文忠.機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用策略探究[J].湖南農(nóng)機(jī)，2014（09）：44-45.