基于机械结构优化设计应用与趋势探索

基于机械结构优化设计应用与趋势探索

周晓辉

江苏万联达医疗科技有限公司  江苏昆山  215300

摘要：在科技水平不断提高的现代化社会，制造业面临着越来越严峻的挑战和机遇。因此，为了使自身获得更好发展，企业需要从各个方面着手提高自身的综合实力，而其中最为重要的一点就是提升产品质量和技术创新能力。对产品设计及工艺设计等环节进行优化，可以有效地提高其产品质量和生产效率，降低生产成本，为企业带来更大的经济利益。本文以机械结构优化设计的实际应用入手，分析了机械结构优化设计应用与发展趋势，希望能够我相关从业人员提供参考。

关键词：机械结构；优化设计；应用；发展趋势

引言：科技的发展促机械制造业产品技术创新，在这样的情况下，企业为了适应市场需求，需要对传统的生产方式进行调整和改革。生产逐步向小批量、多生产品种的专业化生产经营模式，逐步代替了过去单一或者多产品种类大量生产。这就要求企业在进行产品开发时必须根据市场需求进行机械结构优化设计，将产品的设计、制造和生产周期尽可能缩短，降低有关产品销售价格、降低生产成本等，进一步提升自身所处市场的竞争力以及所需拥有的份比。

1.机械结构优化设计的实际应用

1.1拓扑

在进行传统的机械产品生产时，设计技术人员将目光更多地投向了结构参数优化这一任务，较少关注机械产品零件的拓扑结构设计，关于拓扑设计方面的研究论文也相对较少，因此，不能对相应的工作起到借鉴作用。实际上，在机械设计领域里，拓扑结构设计具有十分重要的意义和价值，其能够使机械零件更加合理，减少材料消耗，提高产品质量。当前，优化设计的思路逐渐转变，优化设计的范围越来越广泛，逐渐意识到对拓扑结构进行优化设计是十分重要的。由实际使用情况可见，在拓扑结构进行优化设计的过程中，设计工作的重点大多放在两方面：一方面，对连续结构进行了优化设计，更注重空洞的形状、数目、分布范围、结构边界等条件；另一个方面是离散结构的设计，如杆件截面尺寸、材料强度等参数以及连接方式和布置形式等因素。对离散结构进行优化设计，更加注重对不同关键连接点进行实用优化设计，但是要成功地完成优化设计，需要掌握不同设计位置上的关键要素。

1.2形状

实际进行机械结构的优化设计中，形状是其中的一个重要组成部分。将机械产品设计与工程实际相结合，从而为企业创造出最大经济效益。自20世纪中叶以来，制造业和工业都已步入鼎盛时期，得到快速的发展，优化机械产品的设计，能够促进机械产品性能水平的提高，拓宽机械产品在实际工作中的用途，使机械产品在更多施工任务中得以运用。同时，为了确保机械设计工作的科学性和合理性，还需要将先进科学技术引入其中。在大多数的工业生产或者是制造过程当中，都需要应用许多大型机械设备。经实际使用发现种类不一样、不同造型的机械设备，其应用价值也是不一样的。因此为了保证生产活动正常进行，就需要对大型机械设备实施科学有效的结构优化设计。大型机械设备内部结构通常都比较复杂，不同的设备零件外形是各不相同的，因此，不能统一执行规划分析的工作，需清楚机械产品内部零件的外形，尽量优化形状统一的内部零件，确保优化设计的零件适用广泛，增强优化设计实际应用价值。

1.3结构

在机械产品的优化设计中，机械产品结构设计也是一个关键的优化内容。在具体的设计过程中，需要综合考虑到多个因素，以实现机械产品整体性能的有效发挥。以机械产品结构设计为对象，进行多学科、综合性的研究，推动机械设计工作逐渐向系统性、总体性和全面性方向发展。

在实际的优化设计过程中，如果设计人员从一个侧面去优化设计，在完成设计优化后，发现优化结果不符合机械设备预期设计思想的可能性将大大增加，或优化设计结果根本无法应用于该机械设备，很难确保二者契合性和统一性，应充分理解机械产品实际构造后，站在全局的高度，立足完整性和全面性，进行了相关优化设计工作，增强了优化设计方案在实际应用中的价值。以MOD理论为基础，进行最新机械设计优化分析，该方法是以现代计算机为主要技术支撑，综合运用多种先进科学手段，实现对复杂机械系统的高效、准确及快速设计目标的过程。在这期间，先运用有关的理论来提供更为丰富和有效的信息、较为完备的理论基础保证；结合当前实际情况，对现有的技术方法予以合理运用，确保优化方案具有较强的可操作性和实用性。进行相关优化设计工作，确保了机械产品在实际应用过程中的优化设计结果，实现优化设计目标和价值最大化。

1.4尺寸

在工业生产和制造业的生产中，所应用到的各类机械生产设备通常具有多样性和多样化特征，生产环节、产品类型不一样所用机械设备大小不同。因此，在进行优化设计工作的时候，尺寸是重要的内容和主要目的，机械设备尺寸进行科学合理优化设计。

在优化设计之前，需要先做好相关准备工作，包括选择合适的加工工艺以及设备等。在进行设计时，如果优化设计内容为机械设备零件的话，还需要连续进行投产前和投产后的零件实际检测，确保零件尺寸与生产需求的吻合。如果机械设备内部结构非常复杂的话，由数量众多的零件构成，那么就需要确保在优化设计过程中，充分考虑零件的各个方面，确保此零件和原零件相同，能与其他零件有效的连接安装，确保机械设备完整和整体性。如果零件之间存在一定程度上不匹配情况，那么会直接影响机械运行性能，造成设备故障频发，极易发生报废的问题。

优化设计后的零件与其他零件联系的越多，优化设计越是困难，尺寸精确度要求较高。在对机械结构尺寸进行优化设计中，一定要确保产品形状及拓扑关系恒定。如果没有严格遵循这一原则，就会造成尺寸误差较大，从而导致加工质量下降，甚至影响到后续设备运行效率。基于这种情况，利用计算机技术，准确地测量出产品实际大小，进一步提高了尺寸精准度，并以此为优化设计的依据，以确保优化设计后的产品确实是可使用的，确保机械产品在实际使用中的性能，继而成功完成了相关机械设计工作。

2.机械结构设计发展趋势

拓扑结构的优化设计在未来仍是一个重要的组成部分，通过设计模型的建立，可为机械结构优化设计方案的制定奠定基础，切实提高产品设计的科学性。目前机械结构优化方案还处于发展阶段，仍有很多不足与缺陷需要完善，因此必须加大研究力度。在实践中还需对产品的性能、设计方案要点进行合理的调节，结构模型的合理选取，针对不同的机械产品的外形、尺寸间的区别对拓扑结构进行优化设计。另外还要注意到拓扑结构与机械设计工艺的融合，这样才能够实现整体优化目标。现在国内已把拓扑结构的研究列为未来发展的一个热点，技术人员还应根据政府的要求及市场的需要，加强调研，将重点放在全能性广义角度和模糊优化等方面，并促进建模能力以及设计后的处理能力提高，在进行多环节协同优化设计时，注重分解分析和综合协调。

结束语

机械设计与技术之间的联系影响着机械及装备制造业整体的生存与发展，所以，这个问题很值得我们深入研究，找出其发展目标及现状，并预测其发展趋势，这样才能正确掌握好机械结构优化设计工艺与未来的发展方向。

参考文献：

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