论文部分内容阅读
摘 要：作为一种有效的现代化的设计方法，机械优化设计是若干设计方案中最有效的设计方案，提高了设计的效率和质量现在机械优化设计变得越来越困难的原因是工程装备变得越来越复杂，所以找到新的优化理沦设计方法成为了该领域的重要解决部分。
关键词：机械优化设计；理论方法；发展
1.优化设计的概念
所谓现代的优化方法，就是研究某些数学上定义的问题的，利用计算机为计算工具的最优解。
优化理论本身是一种应用性很强的学科，机械优化设计由于采用计算机作为工具解决工程中的优化问题，可以归入计算机辅助设计（CAD）的研究范畴。优化方法的发展的源头是数学的极值问题，但不是简单的极值问题，计算机算法和运算的引入是关键。从理论与实践的关系方面，符合实践—理论—实践的过程。优化原理和方法的理论基础归根结底还是来源于生产实践活动，特别是工程、管理领域对最优方案的寻找，一旦发展为一种相对独立系统、成熟的理论基础，反过来可以指导工程、管理领域最优方案的寻找。
2.机械优化设计过程中的设计方法
2.1优化准则
准则在一定程度上保留了传统的表现形式。结合物理学角度以及力学角度等进行有效分析，具有一定的主观性。更加直接的更新优化概念，在相应的物理学原理达到更简单的计算，在单一目标函数的情况下具有更好的优化效果，更加适合传统工程的应用。事物都有两面性，有利就有弊，弊端就是，在多目标函数好的情况卜比较容易出现问题，大大降低优化效率。
2.2对于线性规划
所谓线性规划，是机械优化设计的一种重要方法，有效运用及优化数学极值原理。线性规划方法可以分为单纯形式和有序列形式。单纯形式一开始由美国的专家提出，针对单一目标对优化设计方案提供了简单和直接的方法，并且具有优化的作用。对于多函数的运算过程就显得不那么有效。序列线性形式在一定程度上将机械问题进行拆解，在将每一部分进行优化，对其整体分步骤的进行求解优化，最终对准确的数有效求解。这样做的目的会让机械优化设计更加准确、可靠。
2.3对于非线性规则
非线性规则在实际生活中的应用非常广泛，推动了机械优化设计的过程进程。线性规划的求解是比较片面的，在此非线性规划的运用将查漏补缺。它在运算过程中不用约束直接法，也可以无约束问接法。无约束直接法在一定程度上是将机械优化设计中的现有数据进行分析，同时将再生信息试探分析，求出最优值。并且，无约束问接法是机械优化设计过程中重要的组成内容，是在利用数学原理的基础上对函数进行的求优方法。
3.机械传统设计与优化设计对比
机械优化设计是基于数学模型为基础的，根据数学模型做出最优化的设计。最优化的设计即理论的范畴也属于思维意识的范畴，不同的设计师根据自己的思维方式会设计出不同的优化方案。这种设计方案根据思维的变化和各种参数的变化而发生变化，经过多次的变化和调节，最终变为一种相对优秀的设计方案。多种设计方案在数据模型的精确计算下，会产生出几种相对优秀的设计方案。各种优化设计方案的对比不是都可以用大脑直接筛选出来的，这时候就需要借助计算机，通过不同参数的对比，进行筛选，得出机械设计理论最优化设计。这种对比的可行，首先得益于现代电子计算机的科技发展，能够进行大规模数据的计算，并且运行速度也很快。当然不是所有的数据都满足数据模型的直接应用，需要进行简单的转化和处理，这样得出的测试值和实际值直接存在一定差距，但遵循客观规律的优化设计方案相对有优秀性，还是可以鉴别的。建模数据计算方式可以很好地将多种优化方案进行优化顺序排名，在很短的时问内就可以将最优化方案的优势展现出来，获得人们期望中的正确设计结果。传统设计优化方案虽然也是在追求设计方案的最优化，在众多优化方案中选择相对较好的方案，但传统优化设计方案需要经过调查、分析、实验、类比、评估等多个步骤去辨别和筛查，或许需要反复经过好几轮的这种反复繁琐的步骤。这样在时问性上、准确性上、工作量方面、主观判断性上面都会给方案的最优化筛选造成障碍。传统优化设计理论需要倾注大量的精力、投入大量的人力和物力、花费巨大的资金，最终的筛选结果还难以确保准确。所以说传统设计优化理论并非最优化设计结果筛选的最佳选择，因为它受到各方面不确定因素的影响太大，结果容易产生偏差。
4.机械优化设计研究展望
优化设计拥有提高设计质量、缩短研发周期等优点，比如在机械设计中首先进行概念设计，标准设计，再用UG等相关三维软件建模，随后再用ansys等软件进行有限元分析，在未来必定会得到广泛应用，会成为产品设计阶段必要的步骤。截止到目前，它已经为社会带来较大的经济效益，但在实际工程中还没有得到较多的应用。造成这种情况的原因主要是其建模难度过大、选择方案和求解的能力有限、数学建模描述能力低等，鉴于现代机械产品开发越来越来快的现状，机械优化设计要改善自身缺点，适应社会发展，争取早日为祖国的建设做贡献。有一点建议在机械优化设计领域，应注重理論和实际的相互结合，理论指导实践。实际生活中，优化问题已经波及到生活的方方面面，得到各个领域：科研、政府机关、产业部门等相关部门的重视。市场经济的不断发展，产品更新换代的周期短之又短，竞争激烈，企业追求高利润低成本，增强产品的竞争力，使得机械优化设计的应用会越来越广泛，得到的效益肯定也会越来越多。
5.结论
现代机械化水平发展过快，我们要尽快提高优化设计方法，已跟上发展的步伐，主要从研究对象、研究方法、优化建模、优化算法、优化程序等几大块进行改良，建立良好的研究环境和求解环境，使机械优化设计理论得到更多的应用。
参考文献
[1]樊磊.机械优化设计理论方法分析[J].时代农机，2017，44（07）：19+21.
[2]钱冠中.浅谈机械优化设计的方法与步骤[J].湖南农机，2012，39（09）：74-75.
[3]许艺萍，张新民.现代设计理论方法在机械系统设计中的应用[J].机械研究与应用，2010，（05）：152-154.
[4]宋保维.水下航行器楔环联接结构可靠性稳健优化设计[A].中国机械工程学会可靠性工程分会.2007年全国机械可靠性学术交流会论文集[C].中国机械工程学会可靠性工程分会：，2007：5.
[5]赵韩.基于神经网络的齿轮传动链传动比的优化设计研究[A].中国机械工程学会机械传动分会机构学专业委员会.第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C].中国机械工程学会机械传动分会机构学专业委员会：，1998：2.
（作者单位：齐齐哈尔工程学院）
关键词：机械优化设计；理论方法；发展
1.优化设计的概念
所谓现代的优化方法，就是研究某些数学上定义的问题的，利用计算机为计算工具的最优解。
优化理论本身是一种应用性很强的学科，机械优化设计由于采用计算机作为工具解决工程中的优化问题，可以归入计算机辅助设计（CAD）的研究范畴。优化方法的发展的源头是数学的极值问题，但不是简单的极值问题，计算机算法和运算的引入是关键。从理论与实践的关系方面，符合实践—理论—实践的过程。优化原理和方法的理论基础归根结底还是来源于生产实践活动，特别是工程、管理领域对最优方案的寻找，一旦发展为一种相对独立系统、成熟的理论基础，反过来可以指导工程、管理领域最优方案的寻找。
2.机械优化设计过程中的设计方法
2.1优化准则
准则在一定程度上保留了传统的表现形式。结合物理学角度以及力学角度等进行有效分析，具有一定的主观性。更加直接的更新优化概念，在相应的物理学原理达到更简单的计算，在单一目标函数的情况下具有更好的优化效果，更加适合传统工程的应用。事物都有两面性，有利就有弊，弊端就是，在多目标函数好的情况卜比较容易出现问题，大大降低优化效率。
2.2对于线性规划
所谓线性规划，是机械优化设计的一种重要方法，有效运用及优化数学极值原理。线性规划方法可以分为单纯形式和有序列形式。单纯形式一开始由美国的专家提出，针对单一目标对优化设计方案提供了简单和直接的方法，并且具有优化的作用。对于多函数的运算过程就显得不那么有效。序列线性形式在一定程度上将机械问题进行拆解，在将每一部分进行优化，对其整体分步骤的进行求解优化，最终对准确的数有效求解。这样做的目的会让机械优化设计更加准确、可靠。
2.3对于非线性规则
非线性规则在实际生活中的应用非常广泛，推动了机械优化设计的过程进程。线性规划的求解是比较片面的，在此非线性规划的运用将查漏补缺。它在运算过程中不用约束直接法，也可以无约束问接法。无约束直接法在一定程度上是将机械优化设计中的现有数据进行分析，同时将再生信息试探分析，求出最优值。并且，无约束问接法是机械优化设计过程中重要的组成内容，是在利用数学原理的基础上对函数进行的求优方法。
3.机械传统设计与优化设计对比
机械优化设计是基于数学模型为基础的，根据数学模型做出最优化的设计。最优化的设计即理论的范畴也属于思维意识的范畴，不同的设计师根据自己的思维方式会设计出不同的优化方案。这种设计方案根据思维的变化和各种参数的变化而发生变化，经过多次的变化和调节，最终变为一种相对优秀的设计方案。多种设计方案在数据模型的精确计算下，会产生出几种相对优秀的设计方案。各种优化设计方案的对比不是都可以用大脑直接筛选出来的，这时候就需要借助计算机，通过不同参数的对比，进行筛选，得出机械设计理论最优化设计。这种对比的可行，首先得益于现代电子计算机的科技发展，能够进行大规模数据的计算，并且运行速度也很快。当然不是所有的数据都满足数据模型的直接应用，需要进行简单的转化和处理，这样得出的测试值和实际值直接存在一定差距，但遵循客观规律的优化设计方案相对有优秀性，还是可以鉴别的。建模数据计算方式可以很好地将多种优化方案进行优化顺序排名，在很短的时问内就可以将最优化方案的优势展现出来，获得人们期望中的正确设计结果。传统设计优化方案虽然也是在追求设计方案的最优化，在众多优化方案中选择相对较好的方案，但传统优化设计方案需要经过调查、分析、实验、类比、评估等多个步骤去辨别和筛查，或许需要反复经过好几轮的这种反复繁琐的步骤。这样在时问性上、准确性上、工作量方面、主观判断性上面都会给方案的最优化筛选造成障碍。传统优化设计理论需要倾注大量的精力、投入大量的人力和物力、花费巨大的资金，最终的筛选结果还难以确保准确。所以说传统设计优化理论并非最优化设计结果筛选的最佳选择，因为它受到各方面不确定因素的影响太大，结果容易产生偏差。
4.机械优化设计研究展望
优化设计拥有提高设计质量、缩短研发周期等优点，比如在机械设计中首先进行概念设计，标准设计，再用UG等相关三维软件建模，随后再用ansys等软件进行有限元分析，在未来必定会得到广泛应用，会成为产品设计阶段必要的步骤。截止到目前，它已经为社会带来较大的经济效益，但在实际工程中还没有得到较多的应用。造成这种情况的原因主要是其建模难度过大、选择方案和求解的能力有限、数学建模描述能力低等，鉴于现代机械产品开发越来越来快的现状，机械优化设计要改善自身缺点，适应社会发展，争取早日为祖国的建设做贡献。有一点建议在机械优化设计领域，应注重理論和实际的相互结合，理论指导实践。实际生活中，优化问题已经波及到生活的方方面面，得到各个领域：科研、政府机关、产业部门等相关部门的重视。市场经济的不断发展，产品更新换代的周期短之又短，竞争激烈，企业追求高利润低成本，增强产品的竞争力，使得机械优化设计的应用会越来越广泛，得到的效益肯定也会越来越多。
5.结论
现代机械化水平发展过快，我们要尽快提高优化设计方法，已跟上发展的步伐，主要从研究对象、研究方法、优化建模、优化算法、优化程序等几大块进行改良，建立良好的研究环境和求解环境，使机械优化设计理论得到更多的应用。
参考文献
[1]樊磊.机械优化设计理论方法分析[J].时代农机，2017，44（07）：19+21.
[2]钱冠中.浅谈机械优化设计的方法与步骤[J].湖南农机，2012，39（09）：74-75.
[3]许艺萍，张新民.现代设计理论方法在机械系统设计中的应用[J].机械研究与应用，2010，（05）：152-154.
[4]宋保维.水下航行器楔环联接结构可靠性稳健优化设计[A].中国机械工程学会可靠性工程分会.2007年全国机械可靠性学术交流会论文集[C].中国机械工程学会可靠性工程分会：，2007：5.
[5]赵韩.基于神经网络的齿轮传动链传动比的优化设计研究[A].中国机械工程学会机械传动分会机构学专业委员会.第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C].中国机械工程学会机械传动分会机构学专业委员会：，1998：2.
（作者单位：齐齐哈尔工程学院）