試析機械優化設計方法

郭政

摘 要：機械優化設計是近幾年來發展起來的一門新的學科，在二十世紀中旬的時候開始，優化技術和計算機技術的興起，在每個設計領域中被應用，為工程設計提供了重要的科學的設計方法。以下內容就是將機械設計的過程中，遇到的很多復雜的問題設計，在眾多的設計方案中選擇最優的一種設計方案進行設計，從而提高設計的效率和質量。機械的優化設計是以最低的成本獲取最高的利益，是所有設計者追求的目標，在數學的角度來看機械的優化設計就是，求解極大值或極小值問題。本文重點介紹了機械優化設計的理論方法，分析優化方法的最新研究進展。

關鍵詞：機械；優化設計；方法特點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.036

0 引言

現代的機械也在不斷的隨著時代的發展不斷的進步，促使了機械優化設計的理論不斷的完善，以滿足時代的需求，因為這些設計的理論都會用過實驗數據以及科學的進步相互結合得出來的，因此將這些結論融入實際的生產活動中能夠獲得顯著的成效。

1 機械優化的概述

機械優化是順應時代發展而不斷延伸出來的一種現代化的生產而發展興起的。它是建立在數學規劃的理論和計算通過有效的實驗數據和科學的評價體系來從眾多的設計方案中尋找到能夠盡可能的完善和適宜的設計方案，在這機械優化的這個機械方面的研究和應用的發展速度都是非常的快速，并且在快速發展的過程中取得了非常顯著的效果。

2 機械優化設計的基本理論

在時代和科技不斷的發展下，機械優化設計不斷的在機械領域提高設計的效率和設計的質量； 優化設計主要包括了兩個方面：首先，應該怎么樣建立數學關系進行穿件最優的數學模型如何進行選取適當額設計變量，建立優化問題的目標函數和約束條件。通常來說，在優化設計的過程當中，目標函數就是專門反應出每一個變量之間不同的相互關系，用目標函數來直觀的評價方案的好壞。我們在優化設計中，可以通過變量的多少來定義單目標優化和多目標優化，通常情況下，目標函數越多，設計的效果就會更加的顯著。第二點就是怎么求得數學模型的最優解，就是在相應的條件下求出目標函數的極值。機械優化設計就是在指定的條件下，在制作機械的限制條件范圍內，使目標函數最優的一種優化設計方法，現代化的機械優化設計以及廣泛被應用。

3 機械優化設計的特點

在機械的優化設計的過程當中，不管用什么樣的方式進行優化，每種方式都具有每種方式的特點，每個特點都具有一定的價值和領域。機械優化設計是建立在數學模型之上進行設計的。通過將設計的要求構造成一個數學模型進行機械設計，將機械設計的問題轉換成為數學的問題，通過對數學模型的推理得出相應的結論，找到最佳的解決機械問題的途徑。優化設計的方式改變了傳統的設計方式，開展了應用新的有效的解決機械設計的問題。現代化的機械設計能夠主動的設計出產品的參數，從很多個設計方案中找到最優的設計方案。機械優化設計通過計算機自動設計選優為基本的特征，借助信息化的手段提高效率，從大量的方案中尋找最佳的設計方案。在機械的設計過程當中，只有找到最優的設計方式們才能更好的使機械產品帶來更加直觀的利益。

4 機械優化設計過程中的設計方式

眾所周知，在機械方面的設計都是非常的復雜困難的，要對機械進行優化設計面臨的挑戰也是非常大的，但是由于機械領域中優化形式十分的廣泛，相關的研究人員根據優化運算的形式進行劃分，主要分為準則優化，其次是線性規劃，最后是非線性規劃三種。其中準則優化是一種傳統的優化方式，這種方式沒有通過機械優化設計的數學理論方式進行優化，而是通過物理學方面的分析得出相應的結果，這樣的方式得出的結論往往是具備一定的主觀性的，但是這樣的傳統的優化設計方式具有的優點就是可以直觀的看到優化的概念，并且這種優化設計的方式相對來說也是比較簡單的，并且能夠充分的發揮出目標函數的最大功效，并且非常的符合傳統的工程需要，但是同樣具有一定的缺點，就是在效率上始終優點偏低。

線性規劃就是依據數學的基礎進行優化的方式，同樣線性規劃是機械優化設計中最重要的設計方式，但是線性規劃的優化設計方式在通過數學的理論上進行設計存在著很多的缺陷，就是在針對多函數的時候就不能充分的發揮出功效，還有就是在計算的過程中，十分的復雜，結算量非常的大，導致了在效率上有很大的缺陷，所以通常情況下，線性規則的優化設計方式都沒有被采用。那么非線性規劃的優化設計方式是整個生產和生活中應用最廣泛的優化方式，并且能夠有效的推進機械優化設計的發展，并且可以利用數學模式的計算將非線性規劃分為兩種，一種是沒有約束的直接設計方式，就是在利用機械優化設計方案中以及存在的數據和再生的數據最為基礎來進行合理的分析，進而得到最佳的效果，還有一種就是沒有約束但是比較間接的方法，這種方式就是前者的方式的數學模式計算改變成了數學原理作為基礎，通過利用函數的特性進行計算，從而得到最優的方式，這種方式在整個的機械優化設計中是非常重要的組成部分。

5 機械優化設計方法的選擇

根據上述的機械優化的概述降到機械優化設計是在眾多的方案中找到最優的方案進行設計，那么我們要知道，找到優化設計的方案最關鍵的就在于如何正確的選擇優化設計的方法，在實際的情況中，應該考慮到實際的設計需求和特征，進而考慮科學的優化設計方法。根據不同的優化設計方法和特性在對應的實際情況下進行合理科學的選擇。合理的選擇優化設計方案需要對全面的設計進行深入的全面的分析，在根據復雜性和準確性進行選擇。總之就是不同的優化設計方法都是針對某一類問題而產生的，都具有各自的優點和缺點，不能單憑單純的好壞進行選擇。

6 結束語

優化設計對于相關機械設備的工作效率有著很大的關系，在現代化的機械設計中，機械的優化設計不斷的延伸廣泛的運用，隨著科技時代的發展，優化設計的形式會越來越受到重視，并且會創造出更多的經濟效益。因此在機械優化設計中不斷的完善優化體系，同時不斷的更新理論思想的方式，進而提升優化的效率以及完善機械優化設計的方案。

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