機械結構優化設計應用與趨勢分析

李 榮 傅 強

(浙江圣奧家具制造有限公司，浙江 杭州 311228)

1機械結構優化設計加工概述

機械結構優化設計加工分為設計和加工2個環節。所謂機械結構優化設計主要是指根據機械運作的基本原理，對機械各個零部件之間的能量傳遞形式、尺寸、結構等多個方面進行構思和設計，對有關數據進行分析，將計算過程轉化為機械結構優化設計的語言描述，作為機械結構優化設計的參數和依據。而機械加工主要指的是將機械零部件的諸多性能按照一定的標準進行劃歸和執行，利用專業的生產制造技術使得加工原材料從毛坯的狀態變為具有實用價值的、精度較高的器械。在機械制造過程中，零件是機械的基本構成單位，應當特別重視對機械零件的規范化處理。在機械整體的設計加工制造過程當中，應當特別注意貫徹機械結構優化設計的標準化原理，降低機械加工的生產成本，提高機械加工產品的質量。機械加工設計的標準化一方面有諸多益處，另外一方面卻也給設計加工的工作人員提出了更高要求。工作人員在機械結構優化設計加工的過程當中，應當按照現代機械加工的要求，不斷提高產品的質量，做到精益求精。

2機械結構優化設計中選材的分類

2.1金屬種類

在大多數的機械加工中，金屬種類的材料都占據著舉足輕重的地位。而且很多機械結構優化設計部分也在使用金屬材料，甚至有的時候其實用率高達100%。在使用金屬種類材料時，其最大的優勢就是本身的硬度較高，而且可以降低成本，對機械的各個設計環節都能起到不同程度地滿足效果，因此它得到了最廣泛的運用。而且當兩種金屬混合成一種新型的合金時，它具備著兩種金屬的更為優異的性質，因此，在機械結構優化設計中使用的也比較多。

2.2陶瓷類材料

在選用陶瓷類材料的時候，其主要的部分是氧化硅和碳化硅。而這種材料最優異的特點就是耐化學腐蝕性比較高，同時，還具有較高的硬度和比較低的密度。所以，在對機械施工的時候，一些需要密封性較強的元件就可以采取陶瓷類的材料進行制作。不過，值得注意的是，陶瓷類材料本身造價是非常昂貴的，并且還容易破碎，在使用的過程中需要小心仔細。

2.3高分子類材料

高分子的材料具體是指的類似合成纖維之類的材料，其材料的來源是比較廣泛的，并且運用到多個領域。其最大的優勢就是在制造的過程中所產生的能耗是比較小的，比如，它可以通過在天然氣中提取等一系列優勢，使得這種材料在機械結構優化設計中也得到了較為廣泛的運用。

3機械結構優化設計應用與趨勢分析

3.1選用經濟的材料

在機械結構優化設計選擇材料過程中，經濟成本也是最重要的因素。在設計過程中，相關的人員需要根據設計的整個過程的具體步驟進行詳細的了解，并且對各個過程的各種特點進行總結。這樣才可以選擇性價比更高的機械材料，大大地發揮材料的價值，使得機械的設計能夠符合相關的要求。而不同的機械材料具有不同的性能，需要對材料的使用性能進行深入的探究，才可以選擇性價比更高的經濟型材料，而且還需符合相關的設計標準。此外，需要對于機械材料的整體預算進行控制，主要依據2個方面的原則：一方面是需要完成機械結構優化設計的要求，在保證完成的過程中選擇價格較低的材料；而另一方面，是選擇那些性價比較高的材料，尤其是可以循環利用的材料，應該被優先選擇。從能源降耗問題方面，合理地控制機械結構優化設計的成本，從而使整個項目的經濟收益得到有效的提高。

3.2虛擬化模式在自動化技術中的應用

虛擬化網絡技術是將多媒體、人工智能、電子信息等技術融合在一起，實現機械制造的仿真效果。尤其是在機械高端制造行業遇到困難的時候，利用虛擬化的仿真系統可以模擬實際發生的情況，有效找出存在的問題，明確解決問題的方式，保證企業的正常運轉。具體來說，在石油測驗的試驗中，在傳感器的協助下，虛擬一個全仿真具有視覺、嗅覺、聽覺的真實環境，通過工作人員和虛擬環境的互動影響，互相聯系，工作人員所有的感受與真實情況都是相同的，這樣就可以判斷不合格產品產生的原因，減少企業的生產成本。當然我國虛擬自動化技術還處于萌芽階段，與其他國家相比還有一定的差距，但是這個仿真虛擬系統在自動化技術中確實是一項好的方向，需要我國機械結構優化設計的專家學者進行進一步的開發和研究。

3.3連接變元，降低整體成本

設計人員在進行實際操作時會考慮零件間所用的不同連接方式，例如，膠水粘接、焊接或選用螺紋來做固定連接等，繼而將其融入機械結構設計，同時進行連接變元創新，通過最為恰當的選擇來降低產品制造等諸多環節所需的整體成本，在極大程度上將經濟效益做到擴大化。設計人員總攬全局，對產品的需求進行全面分析，對連接方式做到一些創新，使產品中各零件間能夠穩固連接而保證整體運行質量。與此同時，可拆卸零件在進行連接時需要選用螺絲固定或膠水粘接等方式，做到連接變元創新，而降低整體成本。

3.4結構形狀設計

對于機械結構的外觀形態設計還應考慮到各類構件的規格和分布等因素。就彈簧設計來說，其主要作用為借助彈簧彈力來壓緊構件，當對機械結構的外部形狀有所要求時，可以通過改變彈簧的類型和形狀滿足機械結構的外觀設計要求。但需要控制好彈簧與零部件之間的距離，以免壓緊力不足，影響結構整體質量。

4結語

綜上所述，自動化技術的進步推動了整個工業的發展，尤其是針對機械制造領域，其作用和意義更是明顯。從可持續性發展的方向來看，自動化技術的發展趨勢是向著綠色、環保的角度出個發的，這也是全球工業發展的必然趨勢。