浅谈优化设计在机械设计中的应用实践

张和平

摘 要 建筑工程设计不仅能够全面增强社会生产力的发展，而且也能够推动社会进步，对社会的经济发展具有重要作用。与此同时，机械设计由于涉及的学科众多，在处理方面比较复杂，导致机械设计的效率并不高。为此必须通过优化设计的理念，从大量的设计方案中寻找最佳的设计方案，保证机械设计的整体质量与水平。本文通过对机械优化设计的概念进行分析，明确优化设计对机械设计中的具体应用措施，从而全面提高机械设计的整体效果，促进社会经济的快速发展。

关键词 优化设计;机械设计;应用实践

引言

随着我国社会经济的快速发展，在工程设计和工程应用等方面取得了巨大进步，但是与国外的先进技术相比较而言，还存在着许多方面的差距，尤其是机械设计的效率不高，安全性、稳定性等方面存在明显的差别。随着计算机等辅助设备的快速发展，利用优化技术能够对机械设计起到良好的优化效果。随着现代机械朝向大型化复杂化的方向发展，传统的设计方案已经无法适应新时代的发展要求，所以必须要对机械设计进行全面优化。

1机械优化设计的主要定义和内涵

在机械设计的过程中，通过优化设计能够在特定条件下获得最佳的设计值，可以确保设计方案充分满足各方面的条件。在机械设计优化的过程中，最重要的目标就是确保设计最优。“最优”是不断变化发展的过程中，在人们对世界客观认识不断深入的基础之上，充分发挥人的主观能动性，保证设计方案达到最佳。优化设计的最终目标就是通过数学、物理、科学等相关手段，保证最优模型，经过大量的设计方案实施之后选出最优秀的设计方案。

计算机的计算速度非常高，能够从众多数据中快速寻找到最佳的设计方案，在建模时也能够选择最优解。通过优化设计能够有效减少传统设计的不必要流程，提高设计的整体效率。优化设计必须要满足选择设计变量，选择最佳的优化设计方法，包括建模与求解，制定目标函数，列出约束条件等相关内容[1]。

2优化设计在机械设计中的实践应用

2.1 设计的标准化

要想确保设计标准化，最主要的就是确立一个统一的规范标准，提高产品设计质量和性能，而机械设计标准化也能够保证机械设计的整体水平和规模化生产。在机械设计时，除了要对不同的机械零件尺寸、型号等参数进行规定之外，还要确保根据不同机械设计的特点和规律进行优化，充分提高机械优化的整体效果。

2.2 绿色设计

在机械设计制造中需要消耗大量的能源资源，而随着人们的环保意识不断增强，在机械设计时通过融入绿色制造的理念，并将绿色环保理念贯穿到机械设计之中，能够将机械设计和新型设计紧密结合，提高材料的利用率，从而有效减少自然资源的浪费，提高机械设计制造的整体效益，在机械设计的过程中也能够减少污染物，避免对自然生态环境造成破坏。其次，通过对各种新型的材料进行开发与利用，能够减少对生态环境造成的污染，利用各种环保轻型材料来改善机械产品的环保性能[2]。

2.3 优化设计方式

在机械优化设计时，要想提高机械设计的合理性，必须要积极地控制人为偏差，保证零部件的精准度达到提升，而且还要对加工工具进行优化设计，确保测量工具符合客户的实际要求，在机械设计时还应该改善家具等加工工具，提高机械设计的整体精度，有效减少对机械造成的不良影响，机械设计人员必须要针对机械设计问题采取相应的处理对策，提高设计的精确度。还要对精度工具进行测量或改进，保证精度的整体利用效果，设计人员还要提高误差控制的整体范围，保证设计水平的全面提升。以往机械结构优化设计可能将重点放在单一的零部件上，或者仅仅考虑某个方面的参数及相关学科的影响，致使最后的优化效果不好，甚至出现了由于考虑不周全导致的自相矛盾，这就意味着优化设计一定会向着多交叉学科和总体化的趋势发展。

2.4 明确设计加工质量

在机械设计加工时，需要对表面的粗糙度进行准确判断，保证机械设备的物理性能使用寿命和设备可靠性达到预期标准，所以在机械设计时要想全面提高机械表面设计的整体质量，必须要尽量加强机械加工的质量控制，在选择刀具时要控制好刀具的切削用量，减少表面粗糙度，而且还要设计合理的切削效果。同时还要保证材料设计符合要求，保证切削稳定操作。算法是工程设计中重要的钥匙，更为缜密和先进的算法可以用于解决工程中不断出现的具体问题，高效和严谨的算法可以使得计算的时间和难度大幅降低，并且提高容错率降低出错的可能性。通过对算法方面的优化显然是机械设计优化设计过程中的热门方向[3]。

2.5 应用新的技术手段

随着当前机械设计水平不断提高，各种新理念新技术层出不穷，为了保证机械设计的整体质量与水平，在设计时工作人员要根据机械设计的发展趋势，加强对机械零部件加工制造的全面应用，通过新的設计理念设计方法开展设计工作，尽量减少能源资源的消耗，保证零件负荷运行环境的设计要求，同时还要确保机械设计的精确度符合标准，尽量选择适宜的设计方案。在建模时要充分把握优化设计的基本理念，数学模型的基本技术要求，要求设计人员必须要掌握专业的知识和技能。

在机械化优化设计的过程中，必须充分运用计算方法和数学规划理论的知识，根据设定好的目标判断电子计算机优化的整体内容，从而最大程度上提高优化设计的整体效果，尽量减少机械产品的设计成本，增强机械产品的性能。机械优化设计必须依托计算机运用较高的精密力学和数学规划思维，对设计变量进行充分分析，提出目标函数，并且建立最终的约束条件，从而得到相关的设计结果[4]。

3结束语

从目前来看，在机械设计的过程中，如果不能真实地反映出产品设计的效果，很容易导致机械设计，达不到预期使用要求，为此在新时期必须积极通过优化设计的理念，保证机械设计的制造加工水平全面提升。不但需要引入先进的加工技术，还要增强加工设备自身的性能，提高数控机床的加工质量，从而实现机械优化设计的整体效果。

参考文献

[1] 顾士林.机械工程的可靠性优化设计分析[J].内燃机与配件，2019 （24）：216-217.

[2] 徐立华，吴铮.可视化方法在机械优化设计中的应用[J].南方农机，2019，50（23）：46.

[3] 张荣宝.机械结构优化设计应用与趋势研究[J].设备管理与维修，2019（18）：86-87.

[4] 邢宝庆.机械产品设计的结构优化技术运用实践[J].中国设备工程，2019（12）：79-80.