机械产品设计的结构优化技术应用策略研究

黄世畅

摘 要：近年来随着科学技术不断发展和进步，我国各个产业都已经迈向自动化以及信息化的发展趋势，在越来越激烈的市场竞争中，要不断实现产品的创新发展和逐渐优化产品设计，以满足社会进步的发展和要求。机械产品在我国产业发展中占有基础地位，质量问题和技术发展是主要关注的地方。目前我国传统的设计技术方式已经满足不了当前高质量高标准的需求，要能够确保机械产品的质量，充分进行机械产品设计的结构部优化，完善机械产品的设计水平的提升。由此可见，要注重探讨最优设计方法，优化技术，设计出满足市场需求的产品，通过优化产品的技术功能和外形，以提升产品质量，实现产品的创新发展，促进机械产品的优化发展。

关键词：机械产品设计；结构优化技术；应用策略

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

0 引言

机械产品设计的结构优化技术是指在系统优化背景下，采用综合运用设计的方式，以此来实现机械产品的需求和质量，达到最优设计方案和标准。目前传统机械产品设计主要采用机械产品加工工人和其他类型的产品设计为主要的模板，运用长时间的设计经验和观察最后来确定整体的设计方案，在产品加工后期要尽心检测来确定是否符合整体的质量要求和标准。这一设计过程不仅仅需要大量的时间，同时还会给机械产品的设计埋下安全隐患，给机械产品加工过程带来问题和困难。结构优化技术是通过进行拓扑优化技术以及尺寸优化技术，利用科学合理的设计方式，确定整体机械产品设计的最优方案。这样做不仅仅能够保证机械产品设计的效率，同时也能够确保机械加工的精确度，确保效率和质量同时进行，提升机械产品设计加工的水平，利用结构优化技术，实现机械产品的创新发展，满足时代进步的需求，促进企业能够在激烈的市场竞争中占有优势。

1 结构优化设计的方法和层次

结构优化设计可以分成不同的层次和种类，按照优化目的的不同可以分为：尺寸优化技术、形状优化技术、拓扑优化技术。

（1）尺寸方面的优化技术。在尺寸方面的优化技术主要是指通过保证机械产品的形状和拓扑关系不受到改变，通过计算机技术应用，在优化设计过程中使用计算机技术来寻找适合的尺寸变量，并且通过运行过程实现重组，以此来找到最佳的优化设计方案。

（2）形状方面的优化技术。机械产品在设计过程中不仅仅要保证尺寸达到标准，还要确保外观形状能够满足施工工程的要求。由此可见，形状方面的设计要保证机械产品的尺寸以及拓扑关系不变，在进行设计过程中保证形状变量，通过设计不同的结构，在最后保证形状能够符合工程要求，实现使用功能。

（3）拓扑方面的优化技术。拓扑优化技术主要是通过连续结构和离散结构进行优化，连续结构拓扑技术中要主要注意优化孔洞的数量，还包含形状方面以及分布现象，同时也要注重对结构边界进行优化，通过离散结构拓扑技术来保证相关数据的关键，确保每一个关键点能够实现优化的连接方式。

2 结构优化技术的设计方式

（1）要确定目标函数。目标函数是进行机械产品结构优化设计的基本参数，要通过确立目标函数，明确机械产品在技术标准方面进行有效的设定和研究，对工程中提出的具体要求也能够进行设置和整理，并且通过设定目标函数，尽量减少变形所带来的压力和程度。

（2）进行函数变量的设计。在结构优化中确立的函数，下一步要对函数中相关的结构设计参数进行研究和确定，机械产品的参数设定主要有结构组成中的几何参数以及物理参数，比如在设计中设定零件的长度、宽度、厚度等，这些参数都会影响机械产品和质量和效率。如果在参数设计中存在相关不合理数据，会直接对机械产品的质量产生影响，同时也会影响到企业的发展和经济效益的提升。

（3）约束条件的规定。在完成函数变量设计之后，要在机械产品设计中增加一些要求，在设计过程中加入一些约束条件，之后才能够进行加工和制造。约束条件主要是指在计算中要确定函数变量能够处在相对的约束范围内，比如能够设定一些极值的设定和管理。

（4）选择最佳优化设计方式。选择最佳优化设计方案是机械产品优化设计的最后过程也是关键点。面对各种各样，各具特点的设计优化方案，要慎重的进行选择和评价。这就要确定对机械产品工程进行具体分析，结合实际问题和现象进行合理的选择和研究，最后来选择一个适合的机械产品的设计方式，在进行加工制造之前，要让专业技术人员对方案从全方位的监督进行分析和评价，以此来提高机械产品设计的质量和水平。

3 机械产品设计的结构部优化技术应用策略探讨

3.1 提高整体技术人员的综合素质能力

机械产品要能够实现设计优化，首先要保证技术人员具有专业的工程知识，同时还要具有数学建模能力，工程设计人员在设计方面要符合规范，要注重理解功能的体现，运用规范的数学语言来表达存在的问题和设计内容，确定适合的解决问题的模型。设计人员在掌握建模能力的基础上，还要具有解决建模中存在的參数问题，利用不同的参数变量，在求解过程中要确定得到准确的答案。

3.2 在结构优化设计中要运用各个学科的综合能力

机械产品的优化设计具有复杂性，在设计工程中会包含各个学科的专业知识，比如说数学算法、数据分析方式和计算机技术等。要保证在进行设计过程中注意从各个角度进行分析和运用，以此来考虑方案的可行性。首先要从工程整体角度出发，把整个设计系统氛围不同的设计板块和内容，通过相对应的知识来进行目标函数的设定，优化函数变量，设计好每一个板块，要注重掌握每一个板块的联系，进行整体的组合，保证优化设计方案的完整特点。

3.3 要注重实现结构优化设计的创新发展

要从市场需求的角度出发，要注重创新发展，通过变革传统设计方案，实现机械产品设计的创新发展。在新时期，创新能力是企业发展的源泉，要保证企业在市场中能够占据优势地位，拥有市场优势。在改革创新过程中，要摒弃传统理念，创新设计方案和思维，跟上时代发展的步伐，满足市场需求。

4 总结

机械产品是我国各行各业发展的重要基础保障，并且具有重要的影响。目前机械行业中的产品质量和设计是社会关注的重点内容，要减少质量不过关和使用能力差的现象，通过结构优化技术提高机械产品的质量和效率，为机械行业的发展提供创新发展能力。

参考文献：

[1]曾文忠.机械产品设计的结构优化技术应用策略探究[J].湖南农机，2014（09）：44-45.