宫大 刘学峰
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摘 要：在机械结构设计中,优化设计是非常重要的内容,计算机的基本优化设计工具,结合规划理论的内容,分析了机械设计约束条件,以便找到最佳的设计方案,提高机械结构设计的质量。合理的机械结构设计可以解决各种问题，提高机械性能。本文对机械结构优化设计的应用进行了分析，并对其发展趋势进行了探讨，以探索出最佳的机械结构设计方案，使机械功能最大化。
关键词：机械结构;优化设计;应用;趋势
1机械结构优化的发展概况
随着科学技术的飞速发展，机械产品升级换代的速度也在加快。在过去，机械产品的制造基本上采用批量生产的手段，产品类型比较简单。目前主要采取多品类、小批量生产的形式。为了扩大企业的市场份额,增强企业的竞争力,生产机械产品应尽可能降低生产成本和生产周期,以及机械结构的优化设计,实现这一目的。依靠优化设计的方式，不仅可以有效降低生产成本和生产时间，而且可以大大提高生产效率。同时，企业也可以加快占领市场的步伐，使自己能够更好地应对日益激烈的竞争环境。
随着优化理论在工程设计和数学中的不断延伸，机械结构的优化设计诞生于20世纪60年代初。机械结构优化设计的原理是采取数学手段，在众多设计方案中选择最优，有效降低相关生产成本，提高性能，缩短生产时间。到目前为止，机械结构优化设计已在造船、冶金、交通、纺织、航空航天等诸多领域得到了广泛的应用。
2械结构优化设计类型分析
2.1结构拓扑优化
一般情况下，一般机械结构优化设计主要关注结构参数的优化，很少关注零件的拓扑结构。随着市场需求的变化，人们对机械产品优化的认识也不断提高。他们更加注重产品的设计理念，对机械结构优化的要求更加严格和规范。拓扑优化是一个非常重要的环节，它属于几何学的一个分支。
2.2结构形状优化
机械结构优化设计的目的是提高机械性能和产品生产效率。在应用程序优化设计的过程,有必要优化零件结构科学,但与此同时,它将得到很多相关的设计问题,如:结构形状比较复杂,有很多种结构,很难分析结构。因此，有必要对结构进行优化。上世纪末，中国机械领域跟随国际步伐开始研究结构形状优化设计。主要进行轴对称零件形状优化设计、机器人结构形状优化设计等，通过对零件性能的分析研究，可以合理优化结构形状，如下图所示。
2.3系统结构动态优化设计
机械产品的动态性能会对结构的设计强度和机械寿命产生一定的影响，因此有必要对结构的动态性能进行优化，从而实现机械结构的合理优化设计。
结合机械结构动力性能过程的分析研究，动力结构分析在大型机械结构中发挥着重要作用，因此有必要全面收集机械相关信息，了解生产要求，从而使的设计更加科学合理。
2.4多结构优化设计
机械结构优化设计不仅需要评价优化的预期结果，还需要明确优化设计的目标，将机械结构作为一个整体进行设计，推动结构优化设计的系统性发展。MDO理论是一种新型的结构优化理论，广泛应用于机械结构优化、卫星总体设计、机器人优化设计等领域。它为优化设计提供了理论保障和基础，大大提高了产品质量和生产效率，在机械结构优化中发挥着重要作用。
3机械产品设计的结构优化技术运用
3.1提高设计人员的素质水平
首先，一定要提高机械技术知识水平。只有掌握了机械相关知识，才能灵活运用，实现产品设计的优化。但除了机械知识外，还应加强其他知识的培养，主要包括:第一，数学建模能力。这是这项工作最基本的部分。在设计方案时，不仅要规范方案，还要保证方案能被其他人理解。只有具备一定的数学建模能力的人才能够用标准化的数学语言来表达问题和设计方案，并在此基础上确定模型，以保证模型的实用性。第二，回答问题的能力。仅仅建立模型是不够的。您还应该能够评估正在构建的模型的变量和参数，以便能够有效地产生结果。例如对于随机变量模型，我们必须能够快速求解随机变量模型，才能计算出随机变量的目标函数和变量的值。第三，处理问题的能力。这是因为在设计方案确定之后，一个极其重要的步骤就是对方案进行评估。一旦这个方案投入生产，就需要更多的人来配合。参与的人越多，越有可能每个人都对问题本身有一知半解，问题发生后很难找到一个明确的负责人。此时，如果有一个能够全程负责的人对流程进行跟踪，就会大大降低出现问题的概率。
3.2创新思维，杜绝重复
在设计过程中必须自主创新,坚决避免重复,从实用的角度来看,必须创新能力有广阔的市场空间,重复,没有创造性的东西很难赢得市场的支持,也就是说,一个公司想要发展和进步,有必要推动老新,避免枯燥乏味,最终导致被市场环境淘汰。因此,作为一个优秀的企业,不断创新,不断保持市场,但在创新的过程中为了防止复制,重复,等等,作为设计研究和开发人员,改变观念,积极修改产品,引进新产品的同时,也要修改原来的产品,最终目的是为了适应市场需求，使企业具有一定的竞争力。
结语
综上所述，机械结构优化设计是现代设计的主要组成部分之一。合理的设计优化方案可以提高企业的生产效率和产品质量。机械结构优化设计作为一种新的设计方法，为企业拓展了发展空间，大大增强了企业的市场竞争力，为产品质量提供了更全面的保障。值得在各个领域进一步推广应用。
参考文献：
[1]张钟文. 试析机械结构优化设计的应用及趋势[J]. 装备制造技术，2016，（7）：270-271.
[2]房灿. 机械结构优化设计应用与趋势研究[J]. 科技创新与应用，2016，（18）：137.