浅谈结构优化设计与机械产品设计

宋广吉 王劲松

摘 要：随着社会的发展以及科技的进步，我国的经济水平得到了质的飞跃。在此过程中我国机械设计水平也得到了发展，从而有效地提升了制造企业的生产效率。而随着信息技术以及计算机技术的发展，为机械产品设计以及结构优化设计带来了新的发展机遇，基于此，本文通过对现代机械产品的特点以及设计技术进行阐述，分析机械结构优化设计方案，从而希望提升机械产品的生产和应用效率。

关键词：结构优化设计;机械产品;设计

引言

随着社会的发展机械产品应用范围越来越广泛，为了更好地发挥机械产品在人们工作和生活中的优势作用，必须要加强机械产品结构优化设计能力。对于我国机械产品的优化设计而言，已经取得了骄人的成绩，进而有效地提升了机械产品的使用性能以及机械企业的核心竞争力。

1 机械产品设计特点以及机械设计技术

1.1现代机械产品的特点

随着计算机技术的发展，机械产品设计也逐渐朝着自动化、智能化方向发展。同时在新时代人们对于机械产品的个性化需求越来越高，为此也促使了机械产品的个性化发展。机械产品的智能化而言，主要是因为在进行机械产品设计以及制造过程中，往往会应用到大量先进的制造技术、设计技术等，从而促使机械产品性能的多样化。另外，机械产品也逐渐成系统化发展趋势，在进行机械设计时，通常会将多个元素融合到一个固定系统中，从而促使各个元素间相互独立的同时还具有一定的关联，设计时则会根据不同的设计需求来设计不同的工作模块，然后将模块进行组合形成一个多功能的系统。

1.2现代机械设计技术

第一，AGV技术。AGV指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。在该技术设计中仅通过对电机运行速度的智能控制即可以实现机械设计的有效控制;第二，数字化设计技术。随着信息技术的发展，在现代机械设计技术中数字化技术也得到了广泛的应用，其不仅有效地提升了设计水平，而且还提升了机械产品的设计性能。在进行数字化设计过程中，主要是依托于构建数字模型，然后再通过计算机调试等方式来发现设计中存在的问题并进行改正优化。在新时代发展背景下，数字化机械产品设计贯穿了整个产品生产周期，所以不仅可以实现资源的配置，而且还提升了设计的可靠性;第三，并行化设计技术。并行化设计技术可为说是机械产品设计未来发展的必然趋势，因为，随着社会的发展机械产品在各行各业中的优势作用逐渐凸显出来，所以在此过程中必须要确保机械产品性能的稳定和安全性。在进行产品设计的过程中不能仅仅单独考虑其某一使用功能，而需要同时考虑到其他产品所需的机械功能，进而实现不同机械设备功能之间的互补，而通过并行化设计技术则可以有效的满足上述要求，提升机械产品的生产效率;第四，智能化设计技术。在进行机械产品设计的过程中，自动化技术也得到了广泛的应用并引起了相关人员的高度重视，为此，为了更好地实现机械产品设计的自动化发展，设计师必须要合理的应用智能化设计技术，高效的完成设计工作，并通过智能化技术的应用使产品的性能得到完善。除此以外，为了贯彻和落实可持续发展观，在进行机械产品设计过程中还应当注意绿色环保设计，从而促进机械行业的长久发展。

2 机械结构优化设计

2.1优化拓扑结构设计

传统的结构优化方式中，设计人员往往将结构参数的优化作为重点研究对象，而忽略了对机械零部件拓扑结构的优化，而且缺乏相关的设计规则以及研究内容等，也导致设计人员对其零部件拓扑结构的优化不够重视。而随着我国工业机械水平的不断提升，相关人员也逐渐意识到为了有效地提升机械产品的结构性能，就必须要对其拓扑结构进行优化设计。为此，在优化拓扑结构设计时必须要加强对以下两个方面的重视力度，即连续以及离散结构的优化设计。其中，连续结构的优化指的主要是空洞的形状、数量以及分布的范围等的优化;而离散结构的优化重点则指的是对不同关键位置设计的优化，所以在此过程中必须要确定产品设计的关键点。

2.2优化形状结构设计

对于机械产品的形状结构的优化设计而言，因为机械设备的使用性能会受到诸多因素的影响，所以在实际的优化过程中必须要进入深入研究。总的来讲，对于工业以及制造企业而言，其在生产过程中均会使用到大量的大型机械设备，而此类设备，内部结构较为复杂，其构件的形状也趋于多样化，为此对于该类型机械形状结构的优化难度较大。在上世纪中期，随着国内工业以及制造業的兴起，国内外逐渐加强了对机械产品设计优化的研究，以求提升机械设备的生产效率，对于我国而言，对于机械结构形状的优化主要以机械零部件结构优化、形状设计优化以及制造业机器人优化等几个方面。

2.3优化机械结构设计尺寸

对于机械行业而言，在对机械产品进行优化的过程中，其结构尺寸本身就是整个设计工作的重点组成部分，并且对于机械产品尺寸的精准度要求也较高。在机械结构设计过程中，相关设计人员必须要意识到零部件自身尺寸对于机械产品性能以及生产效率将起到直接影响作用。如果将多个零部件组装应用在某一机械产品中，一旦某一个零部件尺寸无法满足生产需求势必会导致其连接的各个零部件的使用性能均会造成不良影响，譬如导致各零部件的磨损增加，甚至严重导致生产的停运等。换而言之，如果机械设备所使用的零部件数量越多，其对于零部件尺寸精度要求也就越高;除此以外，在进行机械产品尺寸结构优化的构成中，还要确保拓扑以及产品结构形状保持不变，之后再通过计算机技术精准的将零部件尺寸精准、高效地进行优化调整，进而提升机械产品的生产效率。

2.4动态性能优化设计

所谓机械产品的动态性能指的主要是，当机械产品结构在受到外界因素的作用时，其势必会导致产品表面出现不同程度的变化。通过分析和优化机械产品的动态性能可以有效地掌握机械产品的使用寿命以及所能承受的最大工作强度。为此，加强机械产品结构动态性能优化，可以有效地降低机械设备的运作负担，提升机械设备的使用寿命。

总而言之，对机械产品设计以及结构进行优化设计，不仅可以有效地提升机械产品的性能以及质量，而且还可以有效的推动机械行业的长久发展。通过对机械结构的优化，可以提升机械产品的使用周期，为企业谋求更大的经济效益，为此相关人员必须要不断与时俱进，充分的结合新技术、新科技，加强机械产品设计以及结构优化设计能力，提升机械设计水平。

参考文献：

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