机械产品设计的结构优化技术运用实践

邢宝庆

（大庆石化建设有限公司，黑龙江 大庆 163714）

1 结构优化设计的方法和层次

1.1 尺寸方面的优化技术

优化技术体现在方方面面，这其中就包含了尺寸技术。进行机械结构设计时需要考虑人与机器的配合，集中体现在机器的尺寸上，但是尺寸的设计仅满足于方便人操作是远远不够的，尺寸技术影响到机械结构以及其它的方方面面，由此可见尺寸技术的重要性。在众多与尺寸技术相关的因素中就包含有形状，为了确保确保拓扑与形状关系不受影响，就需要通过计算机技术来找到最佳的尺寸变量，进而通过运行得到新的重组的组合，最终得到最适宜的设计方案。

1.2 形状方面的优化技术

对于机械的内部来说，需要注意的是尺寸，以便于机械能够完成相关的工作，在达到标准的同时使得其工作效果以及效率达到最佳，而机械的结构设计中内部零件的设计固然十分重要，但是机械的外形设计的作用也同样不可忽视。对于机械产品来说，尺寸的标准化不仅关系着机械加工的效率，也关系到生产出的产品的质量的标准，因此不可马虎大意。而机械设计除了产品的尺寸，要保证外观设计的合理性，只有考虑到操作者的安全以及操作方法等各方面即适合人进行操作，才可以满足实际的施工需求。在进行形状优化设计来说，保持机械产品拓扑关系恒定是前提条件，只有这样才能够在使用计算机技术时找到最佳的形状变量。鉴于不同的机械所处于的工作环境以及操作者的身体素质、工作需求等各个方面的差异，在进行机械产品的开发时，需要根据实际情况进行产品结构的开发，确保能够找到与实际的工程最相符的形状，只有这样才能够使得机械发挥使用功能。

1.3 拓扑方面的优化技术

拓扑优化技术是利用离散结构对机械产品进行优化的，但在优化过程中，要注意孔洞数量，以及形状与分布现象，还要对结构边界采取优化措施。离散结构拓扑技术是确保机械产品数据准确的核心技术，保证各个关键点可实现最优连接方式。

2 结构优化技术的设计方式

2.1 要确定目标函数

进行机械设计工作首先要确定的就是目标函数，不论是从何种角度出发，只有目标函数确定之后才能够开展下一个步骤，其中就包含数学模型的建立以及数学分析等。目标函数确定后就可能进行机械产品技术的有效设定，与此同时，还可以对于机械加工过程中的具体要求进行有效的调整。在机械结构设计的优化过程中，目标函数作为最基本的函数参数影响较大，它的改变能够较低机械产品的变形程度。

2.2 进行函数变量的设计

设计参数虽然不像目标函数是基本参数，但是其对于机械产品的加工所产生的影响无疑是巨大的。因为设计参数化所包含的几何参数就关系到机械制造中零件的厚度、长以及宽等数据，这些数据一旦出现偏差，就会对机械产品的质量产生巨大打击，对于高精尖的机械产品加工来说，尺寸出错，其打击是毁灭性的。除去产品质量的影响不说，设计参数出错甚至还会对整个企业的经济效益以及健康的发展造成一定的阻碍。

2.3 选择最佳优化设计方式

在机械产品优化设计中，确定最佳设计方案是最关键的环节。由于优化设计方案多种多样，而且各具特色，所以要在全部的优化设计方案中选择最佳的方案就要慎重选择。因此，在选择时要根据实际情况与机械产品工程相结合来进行分析，最后确定最为适合的设计方案。

3 机械产品设计的结构优化技术应用策略探讨

3.1 提高技术人员的综合素质

数学是一项十分理性的学科，它所构建的是一种理性的世界，在数学世界中最显著的特点是清晰，它所使用的语言及数学语言也具有相同的特点。因此，在机械机械产品的设计时，相关的设计工作人员需要尽可能的利用数学语言将设计内容中所包含的遗留问题进行详细的阐述。清晰简洁的问题阐述能够极大的缩短进行设计前期时间，同样也为建立最佳的数学模型有所助力。当然，这一切的前提是进行设计的技术人员需要具有过硬的专业知识，并且对于数学建模有一点的了解。只有这样才能够在设计过程中，严格遵守设计规范的前提下得到最佳的数学模型，进而对机械产品进行优化，将优化之后的产品功能最大的发挥出来。设计工作的工作特点是数据的千变万化，因此，设计人员除了具有建模能力之外，还要具有一定的解决问题的能力。数学模型所具有的参数变量的不同，所得到的结果也将不同，设计人员需要根据参数变量的变化进行适当的调整，争取得到最佳的答案。

3.2 在结构优化设计中要运用各个学科的综合能力

机械产品首先就具有高科技性，对机械产品设计进行结构优化所进行的工作也将会更加的复杂。首先，就是机械产品设计所涉及的学科众多，并且专业性极强。例如，计算机科学、数学以及数据分析等等，多学科的交涉使得机械产品设计结构优化所涉及的知识面变得非常广。同时，各项高精尖的技术以及学科所具有的专业性使得其过程中所涉及的数据或者思路有些许差异，其产生的结果差异是巨大的。进行机械爱惠浦设计最终操作方案的确定需要经过许多步骤，需要经过多方面的考虑，多视角的考虑会极大的提高方案的可信度以及科学性。；例如在工程宏观的角度进行机械设计结构优化考虑时，首先需要从设计系统中不同的设计内容中找到相对的知识进行目标函数的设定，通过优化过的函数变量得到付出精力的设计模块。然后，对做得到的模块进行分析研究，精确的找到其中的关联，同时为了确保优化设计方案的完整性，还需要对其进行整体组合等工作。

3.3 要注重实现结构优化设计的创新发展

市场对于机械产品的需求也是对于科技的需求，机械产品作为多个专业学科交集的产物在这个时代早就是高精尖技术的缩影，而21 世纪对于科技的需求就是创新。机械设计虽然在我国出现的时间不长，但是对于国际上来说它从18世纪工业革命时期就已经出现了。我国的机械设计领域的专业知识是从国外引进的，经过长时间的发展，机械设计已经形成其设计观念，而在这个大众创业，万众创新的时代，只有勇于打破传统观念的束缚，才能够跟紧时代的步伐，设计出满足市场需求的机械产品。进行机械结构优化设计创新的具体实施步骤是进行设计方案的改革，拥有创新思维，与时代发展相结合，使得所设计的机械产品具有创新性。有人做出一个形象的比喻说第一个做出某件东西的是天才，而第二个就是笨蛋，这句话就显示出创新能力的重要意义。在竞争激烈的市场环境中，在创新发展深入人心的时代氛围下，无论是为了增强企业的核心竞争力，还是为了推动社会的发展，进行优化结构设计的创新发展已然是势在必行。

4 结语

机械化生产是时代科技发展的必然，随着我国经济的不断发展，机械化生产所涉及的领域，生产产品的类型在不断的增加，机械产品的数量在不断增长，机械产品对于我国经济的发展所起到的作用也在逐渐增强。为了增强企业的核心竞争力以及市场对于机械产品需求以及要求的提高，社会对于机械产品的设计以及质量方面的关注程度也在逐渐的提高。基于此，结合相关的科学技术的发展即计算机以及设计方面的专业知识，优化结构技术等方式，切实提高机械产品的质量，提高相关企业的核心竞争力，使得企业获得更好的发展。与此同时，也推动了我国经济的发展。