机械机构优化设计理念及方法探讨

机械机构优化设计理念及方法探讨

莫建刚

(佛山市顺德区美的洗涤制造有限公司广东佛山528311)

摘要：机械机构设计与优化必然会在发展的过程中，受到先进技术影响。现如今我国也将机械产品的机构优化，朝向计算机结合方向前进。如今机械机构的创新设计与优化方法在国内外均已经获得了广泛的关注，并取得了一些成效。我国设计学者也意识到了CAD制图的应用价值，广泛的使用CAD制图实现机械机构的设计与优化。可以说未来的机械行业发展，是一定离不开机械结构优化的。

关键词：机械机构；优化设计理念；方法探讨

1产品特征的优化设计

在优化设计机械系统的结构时，需要根据产品发展特点，进行相对应的优化设计。在此过程中最重要的技术就是计算机辅助，计算机辅助贯穿于机械产品优化设计的始终，能够帮助设计人员提高优化设计效果和自动化水平，完成机械机构优化的管理、协调、表达。总结来说，现如今产品特征优化主要包括如下方法。首先是实例法。实例法通过框架结构完成概念实体、工程实例描述。在推理的过程中获取候选资源，并将候选资源匹配进入到优化防范与匹配设计。其次为编码法，这种方式结合运动转换，实现机构整理与分离。通过知识库搜集与整理方式，完成机械结构优化设计，确定优化设计的方案。最后是混合性表达，这种方式将网络系统、框架、过程、规则进行整合，实现高质量的产品特征设计。CAD软件中，常用NEXPERT-OBJECT完成优化方案制定。在结束目录优化与否设计以后，实现机构组、功能模块、功能分解的组织优化，为优化提供辅助工效。上述方法全部需要在实际应用中，根据产品自身特点进行选择。

2结构模块的优化设计

这种优化方式，即结合产品规划不同角度提出不同优化方法。也就是说，结构模块优化是按照产品规划出发，将规划分解成单独的任务，从源头处解决优化问题，在减少产品问题的基础上，实现高效的工作效率。用这样的方式，能够在保障优化设计质量的同时，提高优化设计的效率。机械机构设计应尊重产品的原设计和规划，站在细节方面进行优化。结合Feldman理念，在优化产品结构时，需要涉及到产品四个任务功能[1]，包括功能原件、功能组件、功能组成、产品。优秀高品质的模块结构能够实现配合与连接并行，有标准化接口，能够在灵便化、通用化、经济化、层次化、系列化、集成化的过程中，产生相容性、互换性、相关性特征。在此基础上，进行机械结构的设计与优化时，还要结合CAD制图技术与软件设计，实现优化过程中的变形设计与组合设计。根据分级原理，将机械机构结构模块按照大小分级，将其分为原件、组件、部件、产品四个等级[2]。在制定机械机构的优化设计方案用功能模块区分功能区域是非常常见的方法。功能分解能够将基础粒化，使机械机构与功能一一对应。这样机械机构模块便能够实现映射效果，是提高机械机构优化顺利进行的重要前提。

3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。

4我国在机械工程研究方面存在的不足

4.1国内教育部门少有设置可靠性研究方面的课程

经过研究，在我国可靠性研究方面的课程只是在少数高等学校设立，这个领域绝大数高等学校都没有涉足，这就导致这方面的研究人员缺失。作为一个独立、系统且科学的问题，可靠性在现代起到决定性作用。目前，很多大的企业都想招募这方面的可靠性人才，但是较少能招募到，这已经引起国家重视，要求教育部门及时成立课程，聘请教授、专家教授教学，进行可靠性方面的研究，使我国工业得到发展。

4.2国内企业对可靠性研究重视不够

当前，国内大大多数企业对这一行业的重视并不够。企业感觉这种可靠性研究并且浪费金钱，而且对整体的发展影响并不大，对老板而言盈利才是重中之重，对于发达国家和国际而言可靠性研究才是主要之重，才是重要的组成部分，如果我们对可靠性研究不能产生足够重视，将在现在就跟对手在起点上产生差距，在未来的竞争压力下将输给对手，使残存的竞争能力也将逐渐失去。可靠性研究是一个整体的系统的工程，涉及的方面全面、广泛而复杂，这不可能让所生产出来的产品得到保证。因此，国内应该成立一个独立的专门部门，来测试产品的可靠性，确保所生产出来的产品的可靠性在各方面得到保证，从而将产品提升到更高的可靠水平，让中国制造走向全世界，这才能在未来的竞争中有足够的优势占据主导。

5探析机械工程中可靠性优化设计的应用

5.1产品制造的整个流程

通常情况下，想要提升机械工程产品的整体水平，那么相关人员应当对其制造流程做好严格的把关。所以，当机械产品在实际制造的过程中，应当重视其可靠性优化设计，特别是以下两个方面要引起注意：一方面是加工工艺；另一方面是流程选择。相关人员应当选择较高的技术水平，只有这样才能将机械制造质量加以提升。由此可见，机械产品在实际制造的时候无论哪个环节都可以看作一个完整的体系，同时在对其进行可靠性优化设计的过程中，应当从多个方面进行考虑，例如材料、设备等，这样才能制定出一个切实可行的设计标准。

5.2探析产品的设计环节

相关人员在对机械工程产品开展设计工作的时候，无论对于整体装配来说，还是就零件组装而言都在其中扮演着重要的角色。通常情况下，从机械产品的角度出发，可靠性优化设计一般包含以下几点：第一，相关人员应当对机械系统做到熟练掌握，同时也要对每一个零件的相关性能进行认真的分析，进而判断出其产品是否具备可靠性能，并依据推测结果对设计指标加以明确；第二，做好指标分配工作。相关人员应当把机械产品指标均匀的安排到每个零件上，这样做的目的是为了确保每个零件的可靠性能都可以满足相关要求。对于可靠性分配环节来说，往往会使用到再分配、比例分配等相关手段。在设计单个零件的时候，设计的标准应当与我国规定的标准处于相同的状态，只有这样才能保障机械工程的可靠性。在对不同类型的零件进行优化设计的时候，采取的设计手段也是不同的，特别是对于某些比较重要的部件来说，应当在设计的前期阶段做好相应的试验，倘若出现不合格的地方要做好妥善的处理，直到满足相关设计要求才可以。

5.3对使用与维修阶段引起必要的重视

相关人员在对机械工程的可靠性进行设计的时候，应用与维修这两个环节应当作为设计的重点部分。这个时候相关人员应当结合机械工程的实际状况，采取逻辑分析法选择最为合适的维修手段及其相关内容，进而最大程度提高产品的可靠性能以及应用时间。显而易见的是，机械工程的维修性能会对其中可靠性能带来直接的影响。所以，相关人员在对其可靠性优化设计的时候，应当在控制维修成本的基础上，还要对其可靠性引起必要的重视，只有这样才能在最短的时间内准确检测出产品存在的故障位置，并采取恰当的手段做好妥善的处理，进而增加机械产品的使用时间。

参考文献:

[1]晏晓辉,张智聪,郭建文,马连博.基于多种群细菌觅食算法的机械设计优化[J].现代制造工程,2017(09):144-149.

[2]樊磊.机械优化设计理论方法分析[J].时代农机,2017,44(07):19+21.

[3]翟国栋,李明阳.机械优化设计课程实践教学项目设计[J].实验室研究与探索,2017,36(05):178-183.

[4]杨晓勇.机械设计加工中的注意问题探析[J].黑龙江科技信息,2017(02):141.