机械结构优化设计应用与趋势分析

李 荣 傅 强

(浙江圣奥家具制造有限公司，浙江 杭州 311228)

1机械结构优化设计加工概述

机械结构优化设计加工分为设计和加工2个环节。所谓机械结构优化设计主要是指根据机械运作的基本原理，对机械各个零部件之间的能量传递形式、尺寸、结构等多个方面进行构思和设计，对有关数据进行分析，将计算过程转化为机械结构优化设计的语言描述，作为机械结构优化设计的参数和依据。而机械加工主要指的是将机械零部件的诸多性能按照一定的标准进行划归和执行，利用专业的生产制造技术使得加工原材料从毛坯的状态变为具有实用价值的、精度较高的器械。在机械制造过程中，零件是机械的基本构成单位，应当特别重视对机械零件的规范化处理。在机械整体的设计加工制造过程当中，应当特别注意贯彻机械结构优化设计的标准化原理，降低机械加工的生产成本，提高机械加工产品的质量。机械加工设计的标准化一方面有诸多益处，另外一方面却也给设计加工的工作人员提出了更高要求。工作人员在机械结构优化设计加工的过程当中，应当按照现代机械加工的要求，不断提高产品的质量，做到精益求精。

2机械结构优化设计中选材的分类

2.1金属种类

在大多数的机械加工中，金属种类的材料都占据着举足轻重的地位。而且很多机械结构优化设计部分也在使用金属材料，甚至有的时候其实用率高达100%。在使用金属种类材料时，其最大的优势就是本身的硬度较高，而且可以降低成本，对机械的各个设计环节都能起到不同程度地满足效果，因此它得到了最广泛的运用。而且当两种金属混合成一种新型的合金时，它具备着两种金属的更为优异的性质，因此，在机械结构优化设计中使用的也比较多。

2.2陶瓷类材料

在选用陶瓷类材料的时候，其主要的部分是氧化硅和碳化硅。而这种材料最优异的特点就是耐化学腐蚀性比较高，同时，还具有较高的硬度和比较低的密度。所以，在对机械施工的时候，一些需要密封性较强的元件就可以采取陶瓷类的材料进行制作。不过，值得注意的是，陶瓷类材料本身造价是非常昂贵的，并且还容易破碎，在使用的过程中需要小心仔细。

2.3高分子类材料

高分子的材料具体是指的类似合成纤维之类的材料，其材料的来源是比较广泛的，并且运用到多个领域。其最大的优势就是在制造的过程中所产生的能耗是比较小的，比如，它可以通过在天然气中提取等一系列优势，使得这种材料在机械结构优化设计中也得到了较为广泛的运用。

3机械结构优化设计应用与趋势分析

3.1选用经济的材料

在机械结构优化设计选择材料过程中，经济成本也是最重要的因素。在设计过程中，相关的人员需要根据设计的整个过程的具体步骤进行详细的了解，并且对各个过程的各种特点进行总结。这样才可以选择性价比更高的机械材料，大大地发挥材料的价值，使得机械的设计能够符合相关的要求。而不同的机械材料具有不同的性能，需要对材料的使用性能进行深入的探究，才可以选择性价比更高的经济型材料，而且还需符合相关的设计标准。此外，需要对于机械材料的整体预算进行控制，主要依据2个方面的原则：一方面是需要完成机械结构优化设计的要求，在保证完成的过程中选择价格较低的材料；而另一方面，是选择那些性价比较高的材料，尤其是可以循环利用的材料，应该被优先选择。从能源降耗问题方面，合理地控制机械结构优化设计的成本，从而使整个项目的经济收益得到有效的提高。

3.2虚拟化模式在自动化技术中的应用

虚拟化网络技术是将多媒体、人工智能、电子信息等技术融合在一起，实现机械制造的仿真效果。尤其是在机械高端制造行业遇到困难的时候，利用虚拟化的仿真系统可以模拟实际发生的情况，有效找出存在的问题，明确解决问题的方式，保证企业的正常运转。具体来说，在石油测验的试验中，在传感器的协助下，虚拟一个全仿真具有视觉、嗅觉、听觉的真实环境，通过工作人员和虚拟环境的互动影响，互相联系，工作人员所有的感受与真实情况都是相同的，这样就可以判断不合格产品产生的原因，减少企业的生产成本。当然我国虚拟自动化技术还处于萌芽阶段，与其他国家相比还有一定的差距，但是这个仿真虚拟系统在自动化技术中确实是一项好的方向，需要我国机械结构优化设计的专家学者进行进一步的开发和研究。

3.3连接变元，降低整体成本

设计人员在进行实际操作时会考虑零件间所用的不同连接方式，例如，胶水粘接、焊接或选用螺纹来做固定连接等，继而将其融入机械结构设计，同时进行连接变元创新，通过最为恰当的选择来降低产品制造等诸多环节所需的整体成本，在极大程度上将经济效益做到扩大化。设计人员总揽全局，对产品的需求进行全面分析，对连接方式做到一些创新，使产品中各零件间能够稳固连接而保证整体运行质量。与此同时，可拆卸零件在进行连接时需要选用螺丝固定或胶水粘接等方式，做到连接变元创新，而降低整体成本。

3.4结构形状设计

对于机械结构的外观形态设计还应考虑到各类构件的规格和分布等因素。就弹簧设计来说，其主要作用为借助弹簧弹力来压紧构件，当对机械结构的外部形状有所要求时，可以通过改变弹簧的类型和形状满足机械结构的外观设计要求。但需要控制好弹簧与零部件之间的距离，以免压紧力不足，影响结构整体质量。

4结语

综上所述，自动化技术的进步推动了整个工业的发展，尤其是针对机械制造领域，其作用和意义更是明显。从可持续性发展的方向来看，自动化技术的发展趋势是向着绿色、环保的角度出个发的，这也是全球工业发展的必然趋势。