浅谈优化设计在机械设计中的应用实践

许佳妮

摘要：优化设计在机械设计中的应用效率是非常明显的，机械的优化设计在本质上来说就是一种多学科的结合体，也就是说，作为一种综合性质的学科，其能够解决不少在实际设计工作中的难题。具体的措施方法就是在不同的方案策略之中找到最为适合当前设计理念的设计措施加以应用，通过这种方式将会大大的提升所设计出来的机械质量，保证其工作效率。

关键词：机械设计；优化设计；应用实践

从目前的机械设计状况来看，我国的机械设计是处于一个蓬勃发展的阶段，不论是在生产质量还是生产的效率上，都是取得了一定的成效的。但是机械设计的优化却并不是那么的先进与完善，这一点尤其在与国外先进水平相比之下，显现的尤为突出。而且我国所取得的机械工程设计成果中，优化设计所占的比列并不是很大，没有起到绝对的支撑作用，这对于我国的机械设计的发展而言是非常不利的。

1 机械设计中的优化设计所展现的定义及内容

要使机械优化设计中所体现出来的重要定义得到展现，就要深入了解并掌握机械优化设计的概念，就应当清楚的认识到机械优化设计是一种全新的科学方式，以及较为完善的设计方式。而且它所设计出来的产品，其质量和效率都是有所保障的。从而，其所体现出来的定义，无非就是人们在实际的生产过程中对于客观存在事物的高度认可性，所提出的要求就是要在充分保障、尊重事物的客观规律的同时，积极调动人们自身的思考意识，形成对新事物的正确判断，使得机械的优化设计能够更加的符合实际情况，从而在众多的方案之中寻找到最佳方案。

2 具体的操作实践之中，机械优化设计应当如何去运作

2.1 采用遗传算法将有效的提升机械优化设计的质量

不同的机械设计是需要使用不同的优化設计方案的，这是因为机械的优化设计方案存在一个非常明显的短板所在，那就是其设计方案之间的通用性不佳，就算是可以使用的方案，也只是近类似的方案，难以真正的做到兼容。所以，在这种基础情况上看来，在进行设计方案确定的时候就应当根据情况的实际性来进行具体优化设计。遗传算法就是这样的一个典型代表，遗传算法最初是由美国的一位大学教授所设立的，它是随机模仿生物进化过程中的概率形成的算法。这种算法的最优体现就是，不需要任何相关的信息。在保障最大收益的情况之下，直接就能获得全面性最佳的设计方案，在全面性、最优性方面都能有所保障。在这样的情况之下，也需要留意的是这种算法在应用时也是具有缺点的，那就是并不能完全的保障下一代的设计方案会比之前的设计方案好，在实际的运用设计中需要去细致辨别，虽然遗传算法并不能达到一种十全十美的境地，但是观察目前我国的机械优化设计方案时，其还是具备着不可替代性，相比较与传统的方案，遗传算法所起到的作用对于现在的机械优化设计还是很有帮助的。所以伴随着时代的进步发展，机械工程也变得越来越具有复杂性，如何高效的应对机械工程的复杂性所带来的相关问题，那就是使用更加先进的优化设计理念进行解决，这是目前最为重要的一个研究课题。

2.2 树立机械优化设计的基本思路，实施粒子群算法

在进行机械优化设计的时候，应当充分了解机械优化设计的核心理念是什么，也就是说要树立机械优化设计的基本思路。机械优化设计其实就是运用计算机技术与数学技术的有机结合，按照所设定的预期目标将其实施到具体的机械优化设计中去。机械优化设计正常索引采取的步骤就是分析设计的变量，确定目标约束条件以及函数目标，从而建立相关的优质数学模型，使得整个过程的操作都是在计算机与数学所建立的模型下进行，比如说现目前先进的粒子群算法，就是一个机械优化设计的典型代表。这项技术的发明时间是在1995年所提出的，其主要是通过相关的模拟自然界飞鸟群捕食环节所设想出来的，它的主要运算方式体现在首先经过一个优势设计进行搜索，然后在与其他优质的机械化设计方案进行对比、筛选，从而实现在复杂空间里的最优质机械设计方案挑选，其与之前所说的遗传算法相比较而言，原理更加简单，也更加易于吸收消化，在实际的操作过程中需要调节的参数也并不是很多，大大的降低了难度。而且粒子群算法所独有的并行搜索技术不仅降低了陷入局部极小误差的难点，同时还进一步的优化了机械优化设计的计算准确度效率以及计算性能。优化设计在机械设计中就应当使用这种具有高度准确性的优势计算方法。在进行相关的机械优化设计计算之后，需要对模拟计算出来的效果进行有效的验证，以达到该方案设计在理论方面具备最优性。值得提醒的一点就是，采用粒子群算法的时候，可以与遗传算法相结合的使用，两者都是起着筛选最优方案的作用，对两次计算的结果进行对比分析，从而也可以保证结果的准确性。

2.3 采用先进的软件技术协助优化设计

现目前世界范围内，被广泛采用的软件技术就是MATLAB软件，它是由美国

所推出的一款功能强大的工程计算软件。其主要的作用，就是通过建立数学函数模型，提供大量的内置函数。在机械优化设计的过程中，就可以直接采用这些函数，获得相应的数字解，从而达到筛选作用。另外一方面来讲，这种先进的软件将会根据优化设计在机械设计中的实际选择问题，进行科学有效的判断，然后再根据判断出来的类型，选择所需优化的函数目标，形成相应的模板。在目标模板形成之后，输出之前所得出的计算值，查看其优化性能是否最佳，并在内部做好相应的记录，如此反复工作，最后把机械设计的优化设计方案，统统的结合在一起进行计算，使用图表或者数学曲线模型直观的展示在工作者面前，让其清晰的掌握到每种计算方案的优缺点，最后从中甄选出最优的那一个。可见MATLAB软件是十分强大的，在具体的机械设计当中，就应当充分的结合这种软件所计算的数值，达到方案的最优化。

3 结语

优化设计在机械优化设计中所起到的作用是巨大的，不仅提高了工程效率，同时也带动经济价值的发展，在未来的机械设计领域中，优化设计技术将会得到更加充分的发展，从而实现机械优化设计的目标，最大程度促进工程一体化生产的实现。

参考文献：

[1]张鑫.优化设计在机械设计中的应用浅析[J].工业设计，2016（02）：100+102.

[2]范婷婷.浅谈Matlab优化工具箱在机械优化设计中的应用[J].机电信息，2013（18）：154155.