黃世暢

摘 要：近年來隨著科學技術不斷發(fā)展和進步，我國各個產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)邁向自動化以及信息化的發(fā)展趨勢，在越來越激烈的市場競爭中，要不斷實現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展和逐漸優(yōu)化產(chǎn)品設計，以滿足社會進步的發(fā)展和要求。機械產(chǎn)品在我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占有基礎地位，質量問題和技術發(fā)展是主要關注的地方。目前我國傳統(tǒng)的設計技術方式已經(jīng)滿足不了當前高質量高標準的需求，要能夠確保機械產(chǎn)品的質量，充分進行機械產(chǎn)品設計的結構部優(yōu)化，完善機械產(chǎn)品的設計水平的提升。由此可見，要注重探討最優(yōu)設計方法，優(yōu)化技術，設計出滿足市場需求的產(chǎn)品，通過優(yōu)化產(chǎn)品的技術功能和外形，以提升產(chǎn)品質量，實現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，促進機械產(chǎn)品的優(yōu)化發(fā)展。

關鍵詞：機械產(chǎn)品設計；結構優(yōu)化技術；應用策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.018

0 引言

機械產(chǎn)品設計的結構優(yōu)化技術是指在系統(tǒng)優(yōu)化背景下，采用綜合運用設計的方式，以此來實現(xiàn)機械產(chǎn)品的需求和質量，達到最優(yōu)設計方案和標準。目前傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設計主要采用機械產(chǎn)品加工工人和其他類型的產(chǎn)品設計為主要的模板，運用長時間的設計經(jīng)驗和觀察最后來確定整體的設計方案，在產(chǎn)品加工后期要盡心檢測來確定是否符合整體的質量要求和標準。這一設計過程不僅僅需要大量的時間，同時還會給機械產(chǎn)品的設計埋下安全隱患，給機械產(chǎn)品加工過程帶來問題和困難。結構優(yōu)化技術是通過進行拓撲優(yōu)化技術以及尺寸優(yōu)化技術，利用科學合理的設計方式，確定整體機械產(chǎn)品設計的最優(yōu)方案。這樣做不僅僅能夠保證機械產(chǎn)品設計的效率，同時也能夠確保機械加工的精確度，確保效率和質量同時進行，提升機械產(chǎn)品設計加工的水平，利用結構優(yōu)化技術，實現(xiàn)機械產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展，滿足時代進步的需求，促進企業(yè)能夠在激烈的市場競爭中占有優(yōu)勢。

1 結構優(yōu)化設計的方法和層次

結構優(yōu)化設計可以分成不同的層次和種類，按照優(yōu)化目的的不同可以分為：尺寸優(yōu)化技術、形狀優(yōu)化技術、拓撲優(yōu)化技術。

（1）尺寸方面的優(yōu)化技術。在尺寸方面的優(yōu)化技術主要是指通過保證機械產(chǎn)品的形狀和拓撲關系不受到改變，通過計算機技術應用，在優(yōu)化設計過程中使用計算機技術來尋找適合的尺寸變量，并且通過運行過程實現(xiàn)重組，以此來找到最佳的優(yōu)化設計方案。

（2）形狀方面的優(yōu)化技術。機械產(chǎn)品在設計過程中不僅僅要保證尺寸達到標準，還要確保外觀形狀能夠滿足施工工程的要求。由此可見，形狀方面的設計要保證機械產(chǎn)品的尺寸以及拓撲關系不變，在進行設計過程中保證形狀變量，通過設計不同的結構，在最后保證形狀能夠符合工程要求，實現(xiàn)使用功能。

（3）拓撲方面的優(yōu)化技術。拓撲優(yōu)化技術主要是通過連續(xù)結構和離散結構進行優(yōu)化，連續(xù)結構拓撲技術中要主要注意優(yōu)化孔洞的數(shù)量，還包含形狀方面以及分布現(xiàn)象，同時也要注重對結構邊界進行優(yōu)化，通過離散結構拓撲技術來保證相關數(shù)據(jù)的關鍵，確保每一個關鍵點能夠實現(xiàn)優(yōu)化的連接方式。

2 結構優(yōu)化技術的設計方式

（1）要確定目標函數(shù)。目標函數(shù)是進行機械產(chǎn)品結構優(yōu)化設計的基本參數(shù)，要通過確立目標函數(shù)，明確機械產(chǎn)品在技術標準方面進行有效的設定和研究，對工程中提出的具體要求也能夠進行設置和整理，并且通過設定目標函數(shù)，盡量減少變形所帶來的壓力和程度。

（2）進行函數(shù)變量的設計。在結構優(yōu)化中確立的函數(shù)，下一步要對函數(shù)中相關的結構設計參數(shù)進行研究和確定，機械產(chǎn)品的參數(shù)設定主要有結構組成中的幾何參數(shù)以及物理參數(shù)，比如在設計中設定零件的長度、寬度、厚度等，這些參數(shù)都會影響機械產(chǎn)品和質量和效率。如果在參數(shù)設計中存在相關不合理數(shù)據(jù)，會直接對機械產(chǎn)品的質量產(chǎn)生影響，同時也會影響到企業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟效益的提升。

（3）約束條件的規(guī)定。在完成函數(shù)變量設計之后，要在機械產(chǎn)品設計中增加一些要求，在設計過程中加入一些約束條件，之后才能夠進行加工和制造。約束條件主要是指在計算中要確定函數(shù)變量能夠處在相對的約束范圍內，比如能夠設定一些極值的設定和管理。

（4）選擇最佳優(yōu)化設計方式。選擇最佳優(yōu)化設計方案是機械產(chǎn)品優(yōu)化設計的最后過程也是關鍵點。面對各種各樣，各具特點的設計優(yōu)化方案，要慎重的進行選擇和評價。這就要確定對機械產(chǎn)品工程進行具體分析，結合實際問題和現(xiàn)象進行合理的選擇和研究，最后來選擇一個適合的機械產(chǎn)品的設計方式，在進行加工制造之前，要讓專業(yè)技術人員對方案從全方位的監(jiān)督進行分析和評價，以此來提高機械產(chǎn)品設計的質量和水平。

3 機械產(chǎn)品設計的結構部優(yōu)化技術應用策略探討

3.1 提高整體技術人員的綜合素質能力

機械產(chǎn)品要能夠實現(xiàn)設計優(yōu)化，首先要保證技術人員具有專業(yè)的工程知識，同時還要具有數(shù)學建模能力，工程設計人員在設計方面要符合規(guī)范，要注重理解功能的體現(xiàn)，運用規(guī)范的數(shù)學語言來表達存在的問題和設計內容，確定適合的解決問題的模型。設計人員在掌握建模能力的基礎上，還要具有解決建模中存在的參數(shù)問題，利用不同的參數(shù)變量，在求解過程中要確定得到準確的答案。

3.2 在結構優(yōu)化設計中要運用各個學科的綜合能力

機械產(chǎn)品的優(yōu)化設計具有復雜性，在設計工程中會包含各個學科的專業(yè)知識，比如說數(shù)學算法、數(shù)據(jù)分析方式和計算機技術等。要保證在進行設計過程中注意從各個角度進行分析和運用，以此來考慮方案的可行性。首先要從工程整體角度出發(fā)，把整個設計系統(tǒng)氛圍不同的設計板塊和內容，通過相對應的知識來進行目標函數(shù)的設定，優(yōu)化函數(shù)變量，設計好每一個板塊，要注重掌握每一個板塊的聯(lián)系，進行整體的組合，保證優(yōu)化設計方案的完整特點。

3.3 要注重實現(xiàn)結構優(yōu)化設計的創(chuàng)新發(fā)展

要從市場需求的角度出發(fā)，要注重創(chuàng)新發(fā)展，通過變革傳統(tǒng)設計方案，實現(xiàn)機械產(chǎn)品設計的創(chuàng)新發(fā)展。在新時期，創(chuàng)新能力是企業(yè)發(fā)展的源泉，要保證企業(yè)在市場中能夠占據(jù)優(yōu)勢地位，擁有市場優(yōu)勢。在改革創(chuàng)新過程中，要摒棄傳統(tǒng)理念，創(chuàng)新設計方案和思維，跟上時代發(fā)展的步伐，滿足市場需求。

4 總結

機械產(chǎn)品是我國各行各業(yè)發(fā)展的重要基礎保障，并且具有重要的影響。目前機械行業(yè)中的產(chǎn)品質量和設計是社會關注的重點內容，要減少質量不過關和使用能力差的現(xiàn)象，通過結構優(yōu)化技術提高機械產(chǎn)品的質量和效率，為機械行業(yè)的發(fā)展提供創(chuàng)新發(fā)展能力。

參考文獻：

[1]曾文忠.機械產(chǎn)品設計的結構優(yōu)化技術應用策略探究[J].湖南農(nóng)機，2014（09）：44-45.