机械产品设计技术应用研究.doc

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1、机械产品设计技术应用研究摘要:主要从结构优化设计的流程、优化类型和优化技术方法几个方面展开论述，探讨了结构优化的特性。关键词:机械产品;设计;结构优化;技术应用作为系统优化的一个步骤，结构优化设计是其中的重要一环，它需要全方位运用设计方面的技术知识，确定最佳的方法来满足相关的需求。以往传统的设计方法是操作人员选择其他相关产品作为模型，依赖经验和细致的观察来确定方法，在设计后期还要通过测试判断其是否符合要求，此过程不仅会浪费过多的人力物力，并且由于全过程都是人工操作，仍然存在质量等问题的安全隐患，降低了产品的质量

2、。因此，确定结构优化技术，选用拓扑优化技术和尺寸优化技术相结合，并进行理论的计算和设计，确保产品的质量和精细度，才能既提高工作效率，又可以在激烈的市场竞争中占据一席之地。1结构优化的流程4学海无涯第一，首先设定好目标函数。作为结构优化的基础，目标函数能够精准确定机械产品的相关标准，并采用此函数做具体设计的要求设置，同时在确定目标函数时，还应当相应缩小应力以及变形程度的设计。第二，设计函数变量。在设定完目标函数后，需要进行函数变量的设计，主要包括过程中的参数，零部件的长度、宽度、角度，这些是影响机械产品质量和水平

3、的重要原因，如果不能科学合理地确定这些参数的设置，就会在生产时出现不合格品，造成原料的大量浪费，直接增加了经济成本，降低经济收益率。第三，确定约束条件。设计完函数变量后，还有一个重要的工作步骤，就是确定约束条件，这些约束条件就是对函数变量施加束缚和一定的约束，包括极值、临界范围等。第四，确定和评估设计方法。确定设计方法是对机械产品进行设计和优化的最后一步，也是最为重要的一步，由于目前的设计方法种类繁多且各具优势，就需要在众多的方法中选出最适合的一种方法，并根据实际操作情况安排确定性价比最高的方法。在确定好方法后

4、，实质上也就确定了机械产品的一套设计方案，但并不能根据这个方法就进行生产，实际投入使用前，还须经过专业技术人员的评估，从技术角度确定方案的可行性，只有这样才能够做到万无一失，降低错误发生的几率。2结构优化的类型2.1尺寸优化。尺寸优化是在机械产品外形和拓扑结构不变的情况下，改变设计变量或者进行分析重组，从而优化组合性能的优化方法。2.2形状优化。形状优化和尺寸优化相似，是在保证机械产品设计域内拓扑关系不变的情况下，去求解机械的结构边界，通过改变边界组合，组成新的形状，从而使之表现出最好的性能状态。2.3拓扑优化

5、。按照机械产品设计优化的特点进行划分，优化方法主要有三种:参数优化、形状优化和拓扑优化，其中拓扑优化的工作原理是按照设定的目标采用合适的计算方法将应力较小区域中的材料进行剔除，能够在设定好的空间中选择最佳的材料种类和分布形式，从而帮助设计工作过程做出结构和性能最佳的零部件、框架结构以及内部加强筋的分布形式，从这里可以看出，拓扑优化不仅保证了产品的外观形貌，并且也获得了最合理的理论概念模型，可以有效促进产品的结构设计，充分发挥设计开发人员的创新理念，增强市场竞争力。2.4快速分析方法。提高控制性能函数的计算效率是

6、目前急需克服的重难点问题。加强结构性能的优化才能够有效配合实现综合性能的最优。产品结构的动静结合优化过程在近几年也受到了相关技术人员的关注。采用近似分析技术能够高效提高函数的计算过程，保证工作效率，然而这种方法在使用之前须做好前期的准备分析工作，并且计算过程通常也不够精确。因此，引进新型的计算方法可以有效解决上述问题，实现协同优化。3机械产品设计优化的方法策略3.1提高设计人员的素质水平。首先要提高机械技术知识水平，只有熟练掌握机械相关知识，才能够灵活运用，实现产品设计的优化。但除了机械知识以外，还应当加强其他

7、知识的修养，主要有:第一，数学建模能力。这是最基本的工作内容。设计工作人员在进行方案设计时，不仅要规范，还要保证方案能够被他人理解，只有具备一定数学建模能力的人员才能够使用规范标准的数学语言将问题和设计方案表达出来，并在此基础上确定模型，保证模型的实用性。第二，解答问题的能力。仅仅会建模还不够，4学海无涯还应当能够求解所建立模型的变量以及参数，这样才能够高效得出结果。比如对于随机变量模型，一定要能够快速求解随机变量模型，才能够计算出随机变量的目标函数以及变量的数值。第三，对问题的处理能力。这是因为在确定完设计方

8、案后，一个极其重要的步骤就是评价方案，一旦方案投入生产，就需有更多的人共同配合完成，而参与的人越多，就越容易造成大家对问题本身都一知半解，出现问题后也难以找到明确的责任人。这个时候，如果有一个能够全程负责的人去追踪过程，会在很大程度上降低问题的发生概率。3.2综合运用所有学科的知识。设计的过程需要综合运用所有学科的知识点，因为机械产品的结构设计不仅需要机械的专业知识，还附带数学算法、数