谈机械设计的优化方法 本文关键词：机械设计，优化，方法
谈机械设计的优化方法 本文简介：摘要：国民经济高速发展，带动了机械设计领域的变革。作为传统设计学科，机械工程在与现代科技接轨的同时，还应该积极进行设计方法的优化与改革，实现工艺与产品的全面发展。本文以机械设计为内容，对其优化方法进行探讨，以供参考。关键词：现代机械；机械特征；设计方法；优化设计信息化社会背景下，高新科技在机械设计中
谈机械设计的优化方法 本文内容：
摘要：国民经济高速发展，带动了机械设计领域的变革。作为传统设计学科，机械工程在与现代科技接轨的同时，还应该积极进行设计方法的优化与改革，实现工艺与产品的全面发展。本文以机械设计为内容，对其优化方法进行探讨，以供参考。
关键词：现代机械；机械特征；设计方法；优化设计
信息化社会背景下，高新科技在机械设计中的应用也更加广泛，这大大推动了机械产品的多功能趋势，也使其更加符合当代人对产品的需求。随着时代的变迁，产品设计必然需要不断创新，与时俱进，鉴于机械设计的高精度、高标准，对机械设计优化方法进行深入研究显得更加必要。
1机械设计优化方法
随着计算机应用技术的不断革新，优化方法也不断升级，并逐渐应用于机械工程等领域。采取的优化方法，通常可以保证某个设计方案达到标准的要求范围。优化以后的方案减少了工作量，因此被广泛重视，致使优化方式也趋于多样化。优化方法经过了多个阶段的演变，逐渐变得稳定，由于其经历了数值法、数值分析法和非数值分析法等阶段，因此最终形成的优化方式能够被应用的途径也更加广泛[1]。近年来，通常将优化系统应用于计算机辅助设置，促使工程设计过程中可以对设计参数进行选择，从中选出最佳设计方案，缩短周期，加快设计速度。在机械产品不断更新的今天，通过优化方案设计的方式，结合计算机辅助设计，促使设计工程实现自动化，这也是将来设计方法中不可阻挡的发展趋势。
2机械设计优化方法的分类及特点
2.1无约束优化设计法
不受约束函数的优化设计限制而形成无约束优化设计。这种设计主要分为以下两类：一种是利用一阶或二阶导数达到目标函数的无约束优化方法；另一种是利用目标函数值的无约束优化方法。
2.2约束优化设计法
优化设计问题大多与约束有关，在对机械设计进行方案优化时，根据约束条件分为直接法和间接法。直接法又包括复合型法、约束坐标轮换法和网络法。直接法优化形式主要为构造一个迭代过程，通过不断确定迭代点，让其在可行域中执行，并同时完成目标函数值逐渐降低的过程，快速得到最优解。间接法分为：惩罚函数法、增广乘子法。这种方法根据要求取消约束限制，让原有问题转化为无约束优化问题，然后根据无约束优化方法将问题转化为线性或非线性问题进行解决[2]。
2.3遗传算法
这是一种非确定性的拟自然算法，通过对自然生物进化规律进行模仿，然后对随机产生的群体进行繁衍培育，通过优胜劣汰的淘汰方式，循环往复提高群体素质，让群体中的个体不断演化，最终得到全局最优解。这几年已经将遗传算法应用于机械工程领域，并延展到多个方面，主要的应用领域为：机械结构优化设计；实用性分析；故障诊断；参数辨识；机械方案设计等[3]。遗传算法虽然能够短时间解决多种难题，但这种算法并不完善，由于其本身存在参数优化问题，并且无法避免过早收敛，因此需要对操作手段或方法进行改进，以提高算法优化效率为目的，结合其他优化算法才能加以完善，并被推广运用。
2.4蚁群算法
受自然界蚁群集体行为的启发，在此基础上通过变换模拟形成了蚁群算法。这种算法对数学模型没有严格要求，只用来解决系统优化问题。这种算法可以避免出现导数等数学信息，优化流程简便，能够快速解决非线性问题，并利用显示表达。
2.5模拟退火算法
作为全局最优算法，通过模拟物理系统退火过程，而使优化问题的求解过程变得更为简单便捷。这种算法通过适当控制温度下降过程，对退火的全过程进行模拟，因此对优化过程的全局了如指掌。这种方法具有通用性特点，适用于不同非线性问题的解答。在对于不良性函数进行优化时，同样可以通过计算最大概率的方式得到最优解。同时，这种算法处理问题的类型趋于多样化，不需要借助任何辅助信息，对于目标函数和约束函数不设限制，是一种可以处理离散型、连续型和混合型等多种设计变量的优化算法。
2.6机械设计优化方法的选择
根据机械设计出现问题的特点，选择合适的优化设计方法十分关键。针对某一单一问题，可以有多种解决方案，但是为了节省资源，避免浪费时间，需要尽可能排除不符合要求的低效率优化方案，直接选择最优方式进行解决。优化方法需要遵循以下四个基本原则：效率高、可靠性高、计算机运行程序成熟、稳定性好[4]。同时，选择优化方法之前，可以根据个人经验和喜好，结合优化模型的约束条件进行方法选择，不断优化模型的约束函数及目标函数。根据数学模型的特点，也可以完成优化设计的选择，通常情况下，在解决选择对象为显函数并且设计变量有限的问题时，多半采取惩罚函数法；对含有线性约束的非线性规划问题，采用梯度投影法。无论采取哪种优化方案，都需要参考计算机的稳定性能，才能最终确定优化方案。
3结束语
通过优化机械设计方法，可以提高机械运行稳定性、安全性，同时还能够增加机械功能性，使之更加符合当代人们对机械的使用需求。本文从多方面对机械设计优化方法进行了研究，旨在助力于我国机械设计领域发展创新。
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(7)：19+21.
[2]陈建儒.机械产品数字化设计创新与发展[J].南方农机，2018，49(20)：135.
[3]孔令涵.机械优化设计理论方法研究分析[J].智能城市，2016，2(7)：270.
[4]吕浩明.分析机械设计的优化方法[J].科教导刊（电子版），2016(11)：160.
作者：陈帮春 单位：黄河科技学院
谈机械设计的优化方法 来源：网络整理
免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。
网站内容来源：网络整理 免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。
Copyright © www.yuan0.cn Corporation, All Rights Reserved 共享时代 共享你我他 版权所有