机械产品设计的结构优化技术运用实践

摘 要：随着我国经济的发展，科学技术水平的提升，我国各个行业都在朝着信息化、自动化的方向大步前进，在激烈的市场竞争中，只有通过优化产品设计、实现产品创新才能立于不败之地，并满足当前社会发展需求。机械产品是我国发展的重要基础，但目前的设计技术并不能满足时代发展需求，因此对机械产品设计的结构优化技术进行深入分析，具有积极的现实意义。

关键词：机械产品设计;结构优化技术;运用实践

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.067

所谓的机械产品设计的结构优化技术，指的是以系统优化为基础，通过运用设计方式提升机械产品质量，进而满足实际生产需求与设计方案。现阶段的机械产品是以相同类型的产品或是加工工人为模板，通过一定的工作经验来确定设计方案，而且在完成产品加工后，要对机械产品进行检测，确保其符合质量标准。但是此过程需要消耗大量时间成本，并会留下安全隐患。结构优化技术则是根据尺寸优化与拓扑优化技术，通过科学设计方式制定最佳的设计方案，不仅可以提升设计效率，还能使机械产品精度更高，保证产品质量，实现机械产品的创新，与实际市场需求相符，帮助企业在市场中获得更多市场份额。

1 结构优化设计的方法和层次

1.1 尺寸方面的优化技术

尺寸技术优化是确保拓扑与形状关系不受影响，通过在优化设计中应用计算机技术，找到机械产品最佳的尺寸变量，通过运行实现重新组合，进而制定最高效的优化设计方案。

1.2 形状方面的优化技术

在对机械产品进行设计时，不但要保证产品尺寸符合标准，还要在外观上满足实际施工需求。因此，形状优化技术要确保机械产品拓扑关系恒定，在对机械产品进行设计时要找到最佳形状变量，根据设计不同的产品结构，找到能够与实际工程相符的形状，让机械产品发挥使用功能。

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

机械产品设计的结构优化中，目标函数是最基本的参数，利用目标函数确保机械产品技术标准进行有效设定，能够对加工中的具体要求进行整理，通过目标函数还能降低机械产品的变形程度。

2.2 进行函数变量的设计

在确定目标函数后，就要确定函数中的设计参数。对于机械产品参数设定来说，一般包括物理参数与几何参数两种，例如零件设计中的厚度、长、宽等，任何参数出现偏差，都会对整个产品造成严重影响，不但会影响机械产品质量，还会对企业的经济效益与健康发展造成阻碍。

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，最后确定最為适合的设计方案。而且在进行产品加工时，要求专业人员对该方案进行评价，进而提升产品设计水平与产品质量。

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

在对机械产品进行设计优化时，相关技术人员要具备扎实的专业知识，并且要懂得数学建模知识。设计人员要掌握设计规范要求，能够将产品功能发挥出来，利用数学语言对设计内容与其中遗留的问题进行阐述，进而选择最佳的数学模型。设计人员除了具备建模能力外，还要具备解决问题的能力，根据参数变量的不同，在求解时能够得到最佳答案。

3.2 在结构优化设计中要运用各个学科的综合能力

对于机械产品设计的结构优化来说，这是一项复杂的工程，涉及的知识面非常广，与各个专业学科都有交集，如计算机技术、数学、数据分析等。在对机械产品进行设计时，要从多方面进行考虑，明确设计方案是否具备可操作性。首先要以工程宏观角度出发，将设计系统中不同的设计内容通过相对的知识设定目标函数，对函数变量进行优化，对每个模块都进行精心设计，找到其中的联系，并对其进行整体组合，确保优化设计方案中的完整性。

3.3 要注重实现结构优化设计的创新发展

根据市场实际需求，通过对设计方案进行变革，保证机械产品的创新性。随着社会的发展，企业要想在市场中获得竞争力，创新能力尤为重要，进而让企业在激烈的市场中立于不败之地。在进行创新改革时，要打破传统观念的束缚，创新思维要与时俱进，紧跟时代步伐，深入市场进行调研，设计出能够满足市场需求的机械产品。

4 结束语

机械产品对于我国的经济发展至关重要，社会将关注点更多的放在了机械产品的设计与质量方面，因此要降低产品残次率，利用结构优化技术保证产品质量，使企业能够更好的发展。

参考文献：

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[2]秦东晨，陈江义，胡滨生，王丽霞.机械结构优化设计的综述与展望[J].中国科技信息，2016（09）：114.

[3]徐颖，周华.现代结构优化设计理论浅析[J].矿山机械，2016（11）

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作者简介：赵冬（1988-），男，安徽灵璧人，硕士研究生，助教，主要从事机械设计制造相关专业的教学和研究。