机械优化设计论文精选(九篇)

第1篇：机械优化设计论文范文

关键词 机械设计；差异演化算法

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0153-02

1 差异演化算法

差异演化是Rainer Storn和Kcnncth Price 在1996年提出的一种新型演化算法，随后由于它的简单好用，并且不容易出错，程序相当稳健在短期内得到了非常大的发展，并被广泛且迅速地应用到了很多的科研和商业领域。它类似于遗传算法，可以模拟生物进化，今年来已经成为演化算法中的研究热点，形成新的随机计算模型。近30年的研究充分表明，模拟自然界的生物的进化方法可以产生新的计算机算法，差异演化算法形成的新的变异向量是其它相似向量的差异形成得到，不需要所求函数的其它辅助信息，然后采用优胜劣汰的自然选择机制产生下一代种群，尤其适合一些非线性和超高维问题的优化。 与其它演化算法相比，差异演化算法的搜索性能是强大的，并且更适合求解高维问题和非线性问题，适合求解多目标优化问题。

差异演化算法最开始是从实数编码的算法而来的，它像遗传算法一样，结构与遗传算法很类似，它们的主要的操作区别是如何变异操作。目前差异演化算法已广泛应用于各个领域。

2 算法优化设计

大家都在研究如何优化这个问题，主要的研究方向是在满足一定的约束条件下，寻找一组合适的参数值，达到最满意的结果。人们在很多的领域都很重视优化的问题，如：系统控制优化、人工智能优化、模式识别优化、生产调度优化等等。在机械设计中的应用就更广泛了。因此，优化理论具有理论和应用的研究价值，而与优化理论关系紧密的算法研究也同样具有相应的价值。

3 差异演化算法在机械优化设计中的使用

在机械设计过程中，设计者经常需要查阅一些手册和文献资料，以获得有关的计算公式和大量数据，例如零部件的标准和规范，材料的机械性能，许多应力和各种系数等数据或曲线图表。用理论设计代替经验设计、用精确设计代替近似设计、用优化设计代替一般设计将成为设计的必然发展趋势。

一般的机械设计都是设计人员按照各种资料提供的数据，结合自己的工作经历和经验，对已有的产品进行类比，比较出优点和缺点，初步定出设计的方案，再通过验算确定方案是否是可用的。优化设计，是利用电脑的计算优势采用数学的方法，用数量的指标对最终的方案进行评判和选择，得到一个相对来说具有最优功能的计算算法。通过这样的过程获得的方案不仅是可用的，而且也是相对最优的。它的一般过程是先明确设计的任务，再确定设计的变量参数，在明确变量的取值范围然的情况下确定设计函数来确定优化方法，最后编写优化程序，总之得出优化结果并圆整。

机械优化设计是在机械设计领域利用将最优化原理和计算机技术相结合，为了提供稳定可靠的机械装置，利用更加科学、更加有效率的理论和方法来完成设计方案，从而解决机械优化设计中遇到的难题。机械优化设计是将机械工程的设计问题转化为计算机算法的最优化问题，机械设计的问题大部分都已经解决，目前是在传统的设计基础上，让它更精确，更符合潮流。而选择适当的最优化算法，利用计算机的高速运算功能从众多满足要求的并且是正确的设计方案中寻找设计者比较满意的设计方法，达到设计者预期的目标 。它可以解决过去难以处理的问题，优化设计是机械设计的一种新途径，它是为了更加优秀而去其糟粕，取其精华，从而提高传统设计的效率和质量。

机械设计是机械工程的重要组成部分，在机械设计的早期是主要是研究机械运动参数的。如材料尺寸、加工能力、最小的尺寸和重量，最好的性能，使之具有最可靠、最低消耗和最少环境污染。机械设计的分类很多，有农业机械设计，矿山机械设计、纺织机械设计、汽车设计、船舶设计泵设计、压缩机设计、汽轮机设计、内燃机设计机床设计等专业性的机械设计分支学科。但是这些问题又有许多共性技术，例如机构分析和综合、力与能的分析和计算，工程材料学、材料强度学、传动、、密封，以及标准化、可靠性、工艺性等。计算机辅助设计引入优化设计方法后，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来 ，解决这些共性的问题。

根据优化设计问题的特点选择优化算法是一个重要的问题。一般要对优化的数学模型的设计变量数、约束条件数、目标函数和约束函数的复杂程度等进行分析，并深人了解各种优化方法的特点，才能作出恰当的选择。

机械优化设计是一门新的学科。它是在现代机械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方法，它可使机械产品的设计质量达到更高的要求。因此，在加强机械设计理论研究的同时，还要进一步加强最优设计数学模型的研究，使其更能反映客观实际。

优化设计英文名是optimization design，从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。选定在设计时力图改善的一个或几个量作为目标函数，在一定约束条件下，以数学方法和电子计算机为工具，不断调整设计参量，最后使目标函数获得最佳的设计。通常设计方案可以用一组参数来表示，这些参数有些已经给定，有些没有给定，需要在设计中优选，称为设计变量。如何找到一组最合适的设计变量，在允许的范围内，能使所设计的产品结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低（即技术经济指标最佳），有市场竞争能力，同时设计的时间又不要太长，这就是优化设计所要解决的问题。一般来说，优化设计有以下几个步骤：1）建立数学模型；2）选择最优化算法；3）程序设计；4）制定目标要求；5）计算机自动筛选最优设计方案等。通常采用的最优化算法是逐步逼近法，有线性规划和非线性规划。

参考文献

[1]刘丽.基于实体有限元的机械优化设计方法及其应用.大连民族学院学报.

第2篇：机械优化设计论文范文

科技的进步使得人们对机械设计也提出了更高的要求。本文主要对当前机械设计中的相关理论进行系统分析，阐述机械设计的方法和过程，并对现代机械设计的创新方法进行了详细研究，同时论述了机械的创新设计步骤。

关键词:

现代机械设计;创新方法;研究

在科技高速发展的今天，人们的思维方式也产生了很大变化，机械设计人员除了要准确掌握机械设计原理以外，还要在思维方式上有所拓展。要求机械设计人员创新理念，在结构设计上与产品的相关功能进行紧密联系，将设计手段与计算机辅助设计进行有效融合，只有这样才能够设计出令受众满意的机械产品。

1现代机械设计

与传统机械设计相比，现代机械设计更加注重计算机化、动态化和科学化。现代机械设计理论是在机械设计理论学科基础上形成的，它包括了信息、控制、优化等内容，而对于相对比较复杂的产品而言，现代机械设计的优势也体现得更加明显。现代机械设计是在传统机械设计的基础上形成的，但它又在传统机械设计的基础上进行了极大创新，进而形成了一个完美且科学合理的机械产品设计。这不仅需要传统机械设计的相关经验，而且还需要在现代机械设计中引入先进的设计方法。

2机械设计方法及过程

具体机械设计步骤如图1所示。项目设计的前期工作主要包含对地区的实地调研，并对其进行可行性研究，制定可行性的计划和方案。方案设计主要包括:对功能的总体分析、对系统原理进行解释，确定最佳方案。技术设计包括:技术的总体设计、实验环节设计以及选型设计等。施工设计主要包括:零件画图、编写相关的技术文件、生产，等等。在机械设计中，每一个环节都要充分发挥人的主观能动性，利用科学技术手段来对机械设计进行不断创新。

3设计方法创新

创新设计是机械设计领域中对专业知识和设计经验的一个综合，在设计过程中能够真正体现出机械产品的真实价值，所设计的产品一般都是由人的主观能动性和创造性思维共同促成，这也是形成新思维模式的一种方法。对机械设计进行创新时，首先要充分发挥人的主观意识和想象力，能够在机械设计的过程中，运用现代化的机械设计方法来对产品进行创新设计，其设计模式也要选择现代化的科学思维方式来对设计理念进行分析，并且要求运用现代化的科学方法和工具来保证设计过程的完整性。在实际的机械设计过程中还要保证设计的创造性，尤其在对新产品进行设计时，要凸显创新意识。现代机械设计的创新主要包括两方面的内容:第一，通过创新使已经成型的产品更加具有技术性和可靠性。第二，从其他方面挖掘创新设计点，通过创新设计出机械产品来满足人们日益增长的生产生活需求。这两方面的创新与创新思维模式紧密联系在一起，而且与科学技术手段和设计工具也存在紧密联系。

3.1机械创新设计步骤

A.重点研究机械产品的工作原理及其本质。B.重点对机械生产产品的性能和结构进行分析，并对其类型进行综合考量。C.对机械产品的尺度以及参数进行优化选择。D.对机械产品进行最终的综合分析和协调。机械长效设计步骤的具体内容如图2所示。

3.2机械创新设计分类

3.2.1变形设计

这一设计手段主要是在原机械产品的基础上进行系列化、标准化的设计，以此来进一步满足使用者的实际需求，除此之外，还要对产品的功能、原理以及结构进行系统性分析，同时还可以进行跨系列产品的设计，这也是产品动力提升的主要手段。

3.2.2可靠性设计

这一设计也是当前机械设计中工程师们追求的主要目标。可靠性是衡量产品质量的重要指标。一般来说，可靠性设计与常规设计基本上都可以实现对应，常规的设计手段是凭借着多年的经验来进行设计，而可靠性设计则是在常规设计的基础上进行了延伸，更加系统地明确了科学分析与设计变量之间的关系。机械的可靠性设计融合了当前各个学科的知识点，并且将常规设计中的变量直接转变为随机变量，以分布规律为基准，运用相关的统计方法来对机械产品进行设计，从而满足可靠性的要求。

3.2.3并行设计

一般传统的机械设计采用的是串行设计方法，这种方法存在一个较大的弊端，即:生产周期相对较长且成本非常高。并行设计是一种系统化的设计方法，它也是以计算机为基础，这种设计手段打破了传统意义上的系统内部结构，创建了相互促进、相互协调的设计模式，很好地实现了机械设计制造的一体化发展。在机械设计制造的过程中，设计人员还充分考虑了机械设计质量、周期以及成本等因素，由此可见，并行设计是一种集成性极强的设计方法。

3.2.4反求设计

反求设计方法是目前多数国家发展科学技术和研究新产品的主要设计方法。目前反求设计需要解决的问题主要包括:A.三维重构方法，提高设计进度，减小误差区间。B.结合人工智能形成一套科学的设计还原技术，进而完成对原有设计的反求。C.重点研究适合反求设计的机械产品模型技术，并将相关的配套产品进行模型建立，以方便原始参数的反求还原要求。

4结语

本文针对当前现代化的机械设计理论进行了系统分析，对机械设计中的相关设计方法进行重点讨论，并对现代机械设计中的创新点进行了系统研究。通过研究发现，现代机械设计要比传统意义上的机械设计优势更为明显，这一优势主要体现在系统的结构重组以及实现过程上。现代机械设计与科学技术手段的结合也使机械设计的创新提升到了另一个高度。创新是以人的主观能动性为基础，而机械设计人员要想以创新思维来对产品需求进行分析和设计时，须保证对现代机械设计工具熟练掌握，只有这样才能够设计出满足人们实际需求的机械产品。

参考文献:

［1］曹春红，张斌，王利民，等.基于免疫神经网络的几何约束求解技术的研究［C］//第二十七届中国控制会议论文集，2008.

［2］张铮，胡社教，江萍.基于EP模式的特征选择算法［C］//2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集，2011.

［3］戴旭东，谢友柏.以企业为中心的产品设计平台构建方法［C］//第二届中国CAE工程分析技术年会论文集，2006.

［4］戴旭东，谢友柏.集成分布式知识资源的企业技术研发平台构建［C］//企业应用集成系统与技术学术研究会论文集，2006.

［5］许勇，邹慧君.基于子系统匹配的机电一体化系统概念设计［C］//全国印刷、包装机械凸轮、连杆机构学术研讨会(第6届全国凸轮机构学术年会)论文集，2005.

［6］彭一凡，陈文.基于XML的动态数据结构持久化方法之研究［C］//促进企业信息化进程———第九届中国Java技术及应用交流大会文集，2006.

［7］全国高等工业学校机械设计及制造专业教学指导委员会第六次工作会议———实验教学工作会议纪要［C］//第五届全国机械设计及制造专业教学研讨会议论文集(卷2•教学史志)，2015.

第3篇：机械优化设计论文范文

【关键词】机械工程；可靠性；优化设计

0.前言

当今社会，科学技术飞速发展，人们不仅对多功能产品有强烈的需求，也需要多功能产品可以实现其应具备的功能。产品的可靠性优化设计是以产品功能的可靠性使用为目的而应运而生的产物，从产生开始到现在，已经得到了迅速的发展与广泛地使用[1]。在进行机械工程的产品设计时，将可靠性理论与技术应用于其中，并根据需要与可能，将产品的可靠性使用作为优先考虑的设计准则；在满足时间、费用及性能的基础上，让设计出的机械工程产品符合可靠性的要求。可靠性的设计问题在涉及传统的设计技术的同时，也与价值工程、系统工程、环境工程及质量控制工程等有着密切的关系。因此，可靠性设计是多学科与多技术相互交叉融合的一种新兴技术。

1.机械工程产品的可靠性优化设计现状分析

由于我国的特殊历史原因，机械工程制造业与西方发达国家机械制造业相比，显得相对落后，尤其是在可靠性设计的研究方面更是显得滞后。直到二十世纪八十年代，我国在机械工程的可靠性研究才取得了一些初步的成效，在某些个别的行业还成立了专门从事可靠性优化设计研究的组织与团体，并为社会培养了大批的可靠性优化设计研究的技术人才，制定出了整套可靠性优化设计的规范标准[2]。从总体上来看，过去的可靠性优化设计研究比较偏重于理论，但在生产实践中，对于理论的应用则是比较少，就这一点而言，与制造业相对较为发达的国家相比较，存在着许多不足之处。

2.可靠性优化设计在机械工程中的应用

机械工程产品的可靠性优化设计在产品的生产与使用周期的各环节都起着重要作用。这些环节主要有产品的设计、制造、使用及售后维修等。以下就机械工程产品的设计、制造及使用三个环节展开讨论可靠性优化设计问题。

2.1机械工程产品设计环节可靠性优化设计

机械工程产品的设计主要包括装配整体设计与零件组装设计。对机械产品进行可靠性优化设计时，可以将其当作一个整体，设计的方法主要有两种，第一种方法为：先大致了解机械的完整系统，并分析组成整体的零部件具有多大程度的可靠性，据此推断出整体具有多大程度的可靠性；这种方法即为预测整体设计可靠性的手段，预测的结果必须与设计指标相符合[3]。第二种方法为：将整体机械工程可靠性优化设计所要求的指标分配到其零部件的设计上，要求零部件必须满足各自的可靠性指标要求；常用的可靠性的分配方法有：再分配、等分配、比例分配及综合评分的分配方法。设计单个零件时，尽量采用符合国家规定且已经在生产中大量投入使用的常规零件，并用不同设计方法对重要程度不相同的零件进行优化设计，设计关键部件之前，要先行可靠性的试验。除此之外，要反复验证及修改机械工程产品设计的可靠性，直到其能够满足于可靠性优化设计所要求的标准为止。设计机械工程的人机系统也很重要，这方面的设计包括适应性及操作的舒适性设计。

2.2机械工程产品制造中的可靠性优化设计

要保证一个产品的质量，在制造环节的质量控制是最关键的部分，因此，机械产品在制造的过程中进行可靠性优化设计是非常重要的。加工的设备可靠性要得到保证，在选择加工工艺与工艺流程时，要注意其技术水平，保证制造水平尽量达到最优化。产品制造工艺流程是一个完整的系统，其中的各个方案与工序是工艺流程系统中的子系统，对每个子系统进行可靠性优化设计时，都要综合考虑各方面的因素，如工艺装备、加工设备、加工材料与工作人员素质等；只有这样才能为各个子系统设计出可靠性与合理的指标；最后，整合分析各个子系统的指标，并通过合理的方法将总系统的可靠性及优化指标整理出来。

2.3机械工程产品的使用与维修的可靠性优化设计

对机械产品进行维修，能有效延长其使用寿命；良好的售后服务水平是一个公司获得发展的必备条件。因此，生产机械设备的厂家要认真对待售后服务与维修的问题，运用先进的逻辑分析法，制定出科学的维修内容与维修方式，对机械产品的合理使用寿命作出规划。机械工程产品具有可维修性及可靠性，两者在很大程度上是相似的，可维修性是可靠性的具体指标之一[4]。对机械工程产品进行设计时就应当首先考虑到可靠性指标，以便能使设计出的机械产品在发生故障的情况下，易于检查与维修。进行机械产品维修的可靠性优化设计时，要充分考虑维修费用的问题，负责设计工作的人员在进行机械工程可靠性优化设计时，要以最少的费用获得最高程度可靠性作为设计的原则，以便能够尽量减少发现故障的时间。因此，以可靠性优化设计理论作为维修设计的基础，是非常合理的，也是非常重要的；制定经济合理的维修设计在现代化与科学化的进程中意义重大。使用符合标准的维修设备进行维修，提高维修工作人员的技能水平，使机械产品的维修工作能够朝现代化与科学化的方向发展。

3.结语

在以往机械工程的优化设计的过程中，很少将可靠性方面的指标考虑进去，因此不能够将机械工程产品的可靠性真实地反映出来；在可靠性的设计方法当中一般不会考虑机械产品的重量、体积及成本等方面的指标[5]。而在很多机械工程的设计方案中，只考虑进行可靠性方面的设计或只考虑优化方面的设计，就很难达到理想设计的效果。因此，只有在机械工程的设计中综合考虑可靠性与优化设计，并将两者的优势有机结合在一起，方能取得理想的设计效果。随着现代经济建设的步伐不断加快，机械工程制造业的发展也在日趋繁荣，且正朝着更具深度、更为复杂的方向迈进。当前人们对机械工程产品的可靠性优化设计的要求变得更高；目前，机械工程产品正日趋大型化与复杂化，因此，机械工程产品的可靠性优化设计的方法的应用也将会变得更广泛。对产品的使用也会变得更广泛，现代企业的发展也要以此作为发展的指标。

【参考文献】

[1]万耀青.机电工程现代设计方法[M].北京理工大学出版社，2009（03）：183-184.

[2]何社全.工程机械产品的满意性设计[J].建筑机械化，2010（02）：419-420.

[3]张立博.探讨机械工程的可靠性优化设计[M].工程技术与产业经济，2012（03）：63-64.

第4篇：机械优化设计论文范文

关键词：机械优化；设计理论；方法研究

引言

机械优化设计在一定程度上是机械领域移植中最优设计，优化设计对机械应该过程有着重要的推动作用。机械设计不仅利于方案的优化设计，能够把繁琐的设计问题进一步的简单化，同时也是机械设计过程中比较重要方案之一。

1.机械优化设计过程中的理论特点

1.1具有一定的针对性

针对机械优化设计而言，其特点在一定程度上具有针对性，相应优化方式能够对应优化问题，每个不同的优化设计形式不仅具有一定的范畴，同时也具有相应的领域要求。在对机械优化进行设计的过程中，要对情况进行具体的分析，对数据进行参考，对其蕴含变量形式进行有效的考虑，在一定程度上对效果的最佳状态进行优化。

1.2具有客观性

客观性体现主要是在数学模型基础上进行建立的，在对机械进行优化的过程中，应该注意把一些具体的设计问题进一步的转换为具体的数学问题。按照可观性进行分析，对其相应的函数变量进行有效的分析，结合具体形式制定出具体的设计优化形式，对数学模型进行建立，分析机械优化数据，对优化的形式进行不断的完善。

1.3具有一定的创新性

针对创新而言，它是新时代的新思想，只要拥有创新，社会经济才能够在一定程度上不断的发展。机械在进行优化设计时，也不能够离开创新思想，优化设计属于传统优化设计所优化的结果，针对传统的优化型设计而言，其设计相对来说比较老旧，不适合现代生活成产中的优化，现代生产过程中的机械优化设计能够对产品的性能进行主动分析。由于科学时代的发展，人们对计算机应用方式进行不断的借助，对函数进行大规模运算，通过运算能够在一定程度上得出机械优化设计中的最优方案。

2.机械优化设计过程中的方法

2.1对准则进行优化

针对准则化而言，它在一定程度上是优化设计过程中一种传统的表现形式，原理的形成不是根据数学进行计算，而是结合物理学角度以及力学角度等进行有效的分析，具有一定的主观性。其优点就是对概念进行更加直观的优化，计算所根据的物理原理相对来说比较简单，在单一目标函数形势下有着更加好的优化效果，在一定程度上适合传统工程的应用。但是有力也有弊，弊端就是在对多目标函数进行优化的过程中，比较容易出现问题，优化效率相对来说也是比较低的。

2.2对于线性规划

针对线性规划而言，在一定程度上对数学极值原理的方式进行有效的运用以及优化，是机械优化设计过程中比较重要的方法。线性规划方法不仅可以分为单纯形法，同时还可以分为序列线性规划法。单纯形法一开始是由美国学者进行提出的，是对优化设计方式进行解答的一个简单和直接的方法，单纯形法对单一目标进行相应的分析，并且具有优化的作用，但是在对多函数进行运算的过程中，显得不是特别有效。序列线性规划法能够在一定程度上拆解机械设计问题，对部分优化模式也能够进行有效的求解，对其进行分步骤的进行求解，在对每部进行解答后在对其进行有效的整合，进行重新求解，最终对准确的数值进行有效的求解。这样能够让机械优化设计过程在一定程度上更具有准确性，但是针对计算形式来说，比较繁琐，具有较大的计算工作量，因此。效率性的缺少，不利于机械优化设计。

2.3对于非线性规划

针对非线性规划而言，在实际生产以及生活的过程中，非线性规划应用相对来说是比较广泛的。对机械优化设计过程中起到推动性作用，对线性规划进行完全运用的解读的结果是比较片面的，因此非线性规划运用在一定程度上是一项比较重要的革新方式。非线性规划在数学模式进行计算的过程中，不仅可以分为无约束直接法，还可以分为无约束间接法。针对无约束直接法在一定程度上主要是对机械优化设计方式中的已有数据进行分析，同时也对再生信息进行试探分析，对最优值形式进行求出。然而无约束间接法在一定程度上是对数学原理进行利用，对函数进行计算求优方式。是机械优化设计过程中比较重要的组成部分。

3.机械在进行优化设计过程中的主要展望

在目前生产生活当中，机械优化设计的应用还不是很广泛，其原因就是具有较大的建模难度，现今技术模式在进行计算的过程中，显得比较低，具有较低的准确性，对复杂的优化产品难以进行处理，对全局进行解答都是比较吃力的，所以在进行研究优化的过程中，可以先从简单的部件进行有效地优化，对优化效率进行不断的提升。在原有基础上加入先进的生产技术，对生产优化的方式和方法进行有效的探究，促进系统优化的全面性。

4.总结

随着经济时代的不断发展，计算机应用技术在一定程度上在机械优化设计中得到了比较广泛的应用，这让优化设计产业得到了一定的发展。所以，在进行优化设计时，应该注意理论和实践这两者的结合，这样才能够让机械化设计得到广阔的发展空间。

参考文献：

[1]董立立，赵益萍，梁林泉，朱煜，段广洪.机械优化设计理论方法研究综述[J].机床与液压，2010，15：114-119.

第5篇：机械优化设计论文范文

关键词：现代机械设计；方法；研究

中图分类号：TH122 文献标识码：A

机械设计主要是指根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、以及各个零件的材料和形状的尺寸、方法进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。本文着重从现代机械设计方法及其发展进行探讨。

一、现代机械设计的特点

机械设计作为机械工程的最重要的组成部分，是机械生产的第一步，它是决定机械性能的最主要的因素。现代的机械设计它包括众多的种类并且结构也愈来愈复杂。但从实现系统的功能来看，她主要包括动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统等，这些系统有根据各自的需要继续分解为更小的子系统。现代机械设计它具有鲜明的时代现代特点，它不仅要求设计对机械的工作原理、工作结构、运动方式、力以及能量的传递方式、物流技术、各零部件的材料、形状、尺寸、等方式进行构思、分析和计算，而且还融入多门的现代科学知识。如：在现代机械中融通创造性的工程学、美学、控制论、机械电子学等，使得设计出的产品更具有时代气息，进而使得产品在市场上具有竞争优势。

二、现代机械的设计方法

（一）信息论方法

它主要包括信息分析法和技术预测法，其目的是帮助机械设计归总有用的信息，使得这些信息能够为设计人员提供机械设计的灵感，该方法是现代机械设计方法的前提。并且信息论方法能收集大量的设计信息和设计经验，它能够帮助缺乏设计经验的新手完成工作。此外，信息论方法能够大大的提高设计的效率，加快产品的更新速度，缩短设计的时间，从而在市场的竞争中处于优势地位。

（二）创新设计法

为了适应新知识经济时代的发展要求，提出现代机械设计创新理论。在机械设计中，创新设计法的应用能够培养设计者创造性的思维，创新设计方法以自己优势优于其他的创新，使得设计出的产品能够在激烈竞争的环境中处于优势地位。创新性的机械设计能够最大限度的增强其设计的用途和性能。

（三）绿色产品设计技术

绿色产品的设计技术主要是指在设计机械产品中应该符合低消耗、高效益以及保护环境的要求。绿色产品设计应该要求现代机械设计中用最小的能源消耗获得最大的能源利用率，此外还需符合对环境影响较小的环保要求。设计产品的结构布局、加工工艺和材料的选择上都应该在设计之初考虑到。另外，还应针对环境设计对机械技术进行设计。这主要是指在设计的过程中对于产品来说，能否回收、是否可以重复利用、是否可以维护，以及是否能够有益于人们的身体。

三、现代机械设计的发展方向

现代机械设计与传统的机械设计有着许多不同的特点，由于传统设计技术跟不上现代经济发展的步伐，因此，应该采用现代的设计方法，借助各类的工程软件来帮助设计人员完成产品的开发工作。但随着经济的发展，现代机械设计必须朝着一个新的方向发展才会在机械设计领域内树立其长盛不衰的地位。

（一）人性化设计

随着物质水平的提高人们越来越关注精神的需求，因此在机械设计中应该突出人性化，满足人的精神需求。该发展方向它适应了当今人文社会的提倡，也凸显了人的价值意义。如：在现代的机械设计中，计算机技术已经全面的应用到机械设计中，因此，在机械设计的过程中，采用微机控制技术，使得控制和操作的人性化能够最大限度的提高机械设计的安全性和舒适性。

（二）系统性设计

该设计方向主要是从系统性的观点入手，把机械设计看作一个整体，该设计的实现主要依赖信息化技术，实现人、机、环境的相互协调。在具体的实施过程中，应把其中的总系统逐一的分解为单一的子系统，采用现代设计理论和方法进行系统性的设计，它的目的是在与追求系统优化为目标协调各个子系统的设计和匹配。

（三）虚拟化设计

21世纪科学技术的核心技术是虚拟技术、计算机通讯技术和网络技术。虚拟技术作为三大核心技术之首，足以可以看出它的重要性，虚拟技术主要包括虚拟加工、虚拟测试、虚拟控制等，虚拟化设计作为一种虚拟设计，它主要利用声、光、电、机、计算机等综合技术的有机组合。它能够极大的改变人类现有的思维和生活模式。

综上所述：现代机械设计它是一个创造性的工作工程，是多种技术学科相互渗透、相互结合的产物。机械设计只有不断的与当代先进的科学技术相结合才能促进自身的发展，因此来说，现代机械设计应该适应社会的发展，才能对社会做出贡献。

参考文献：

[1].许鸿艳.讨论现代机械设计的方法及研究进展[J].湖南农机，2013（05）.

[2].张前森.浅析现代机械设计方法及研究进展[J].科技资讯，2011（18）.

第6篇：机械优化设计论文范文

机械设计论文参考文献：

[1]杨柳，姜海涛.浅谈现代机械设计的特点及创新[J].机电信息，2013（03）：155+157.

[2]王科炜，樊百林.中国传统哲学思维在现代机械工程设计中的应用[J].吉林省教育学院学报（下旬），2013（09）：143-144.

[3]贺春华，张湘伟，吕文阁.传统优化算法与竞选算法应用于机械优化设计的比较[J].广东工业大学学报，2010（03）：46-50.

[4]宋昊妍.论现代设计方法在矿山机械设计中的应用[J].机电技术，2015.

[5]刘毅.现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用[J].科技风，2013.

机械设计论文参考文献：

[1]马恒强，邱亮.浅析工业设计理念在现代矿山机械设计中的应用研究[J].山东煤炭科技，2013（01）：149-151.

[2]封丽琴.CAD技术在矿山机械设计中的应用[J].科技创新与应用，2014（28）：123.

[3]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.

[4]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011.

[5]丁继斌，封士彩.机械系统设计及其控制技术[M].北京：化学工业出版社，2007

[6]魏玉新.现代机械设计的创新方法研究[J].装备制造，2009

机械设计论文参考文献：

[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.

[2]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011.

[3]刘志峰，刘光复.绿色产品设计与可持续发展[J].机械设计，1997，(01).

[4]曾立平，郭雪娥.机械产品的绿色设计技术[J].矿山机械，2003，(11).

第7篇：机械优化设计论文范文

1.优化设计可以最大限度地节约设计开支和成本，提高企业的经济效益

虽然随着机械设计技术的进步以及管理流程的简化，新时期的机械设计成本开支已经有所降低，但是仍然有可以压缩的空间。需要注意的是，运用优化设计的方法对机械设计的成本开支进行削减，要基于保障设计质量的前提；倘若成本的控制要以牺牲质量为代价，则这样的控制手法必须果断舍弃。在机械设计中采取优化设计路线，能够减轻前期和设计过程中的成本开支，为设计单位节省一笔不小的资金。优化设计的最佳方案往往是符合设计流程的，是可以发挥出现有材料、设备和人员最大能量的，所以不需要额外耗费多余的人力、财力和物力。因此，优化设计能够节约机械设计的开支成本是有科学依据和理论基础的。

2.优化设计可以提高机械产品的科技附加值，从而提高产品的竞争力和提高企业的经济效益

机械设计的产品是一种自然属性但是具备商业价值的“商品”，这就必然要与市场发生关联。同时，优化设计方法在机械设计中的应用，能够增加机械产品的科技含量和技术附加值，大大提高产品的市场竞争力。例如，随着现代科技的发展以及相互之间融合度越来越高，机械设计的产业化正在形成，即机械设计可以作为一个单独的工程链条存在。如果把机械设计的产品作为一个普通商品看待，这种商品必须是价格最低、质量最好、科技含量最高的，这样该产品才能在市场中取得占有率，企业才能因此获取利益最大化。所以，机械设计企业都在努力追求“这样的机械产品”，而这样的产品往往需要通过优化设计来实现。

优化设计为机械设计产品的技艺提升、附加值增大提供了全新的路径，也为机械设计单位和企业的发展增添了新的利润增长点。例如，随着信息技术、计算机技术、材料技术、液压技术、加工制造工艺的不断发展和成熟，机械设计的每一个环节都会有一种或多种新技术的注入，最终的机械产品往往“饱含科技”，其技术附加值自然可以达到一个高位。类似这样的高附加值机械产品，在市场中的价格是可以预见的，企业因此带来的收益也很高。由此可见，优化设计对于当今的机械设计的重要性。

二、实现机械设计优化设计的有效策略

优化设计可以为机械设计提供质量和效益的保证，因此必须引入科学有序的优化设计方案，使之产生明显的效果。从当前的情况看，机械优化设计可以从如下角度考量。其一，机械设计的一维搜索优化方法，这种方法也是当前机械设计优化方法的最典型代表，以数学函数为理论基础，透过搜索区间的确定，来保证优化方案的有效性。一维搜索方法是一维问题的最基本方法，也是多维机械设计的基础方法。

众所周知，机械设计大都是多维的，很少有一维的情况，但是这恰恰说明了一维的重要性和基础。就好比数学中的从0到9的10个数字，它们构筑了数学的基础，成为数学的理论“细胞”。一维搜索方法在机械设计的应用，往往直接影响优化设计问题的求解速度。其二，机械优化设计会用到约束优化方法和无约束优化方法。在机械优化设计中，经常使用的是约束优化的方法。除此之外，机械优化设计还可以通过线性规划方法、多目标及离散变量优化方法来实现。总之，诸多优化方法的存在和操作为机械优化设计提供了多元化的路径。（本文来自于《黑龙江科学》杂志。《黑龙江科学》杂志简介详见。）

三、结语

第8篇：机械优化设计论文范文

关键词:VB;机械优化设计;软件;实现

Realization and Implementation of Mechanical Optimal Design Software Based on Visual Basic

REN Xiao-dan

(Electrical Engineering Department, Inner Mongolia Machine Electricity Occupation Technical College, Hohhot, 010051, China )

Abstract: Mechanical optimal design method is an important means of the modern mechanical design process to identify the most optimum design. Using VB as a development platform to the exploit optimization software applied in the process of mechanical design based on the commonly used optimize method calculation, use which to meet the mechanical design process optimization requirements.

Key words:visual basic; mechanical optimal design; software; realization

最优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新学科,随着数学规划论和计算机技术的发展,它与机械设计理论相结合,解决了在机械设计领域中最优化设计问题。通过这种新的设计方法,可以从众多的设计方案中寻找最佳的设计方案,从而大大减轻了设计人员的劳动强度,提高了设计效率和质量。

在机械优化设计过程中,将遇到如何选择合适的优化方法这一问题,由于求解问题的性质、规模及解题思路和策略不同,优化算法种类很多,设计人员需要寻找合适的算法,满足机械设计方案的要求。为了方便设计人员使用最优化方法,通过可视化语言VB开发了机械优化设计软件,能够满足工程人员的设计需要。

1 机械优化设计概述

机械设计优化问题,就是在给定的约束范围内,选取设计变量,建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法。其设计步骤为:

1) 将设计问题的物理模型转变为数学模型。建立数学模型时要选取设计变量、确定目标函数、给出约束条件;

2) 采用适当的最优化方法求解数学模型;

3) 编制优化设计程序;

4) 求解优化结果;

5) 分析优化结果。

机械优化设计常用的优化方法有一维搜索最优化方法、多变量无约束优化方法、约束最优化方法。一维搜索法主要包括黄金分割法和二次插值法。多变量无约束优化方法主要包括变量轮换法、鲍威尔法、梯度法、牛顿法、变尺度法等。约束最优化方法主要包括随机方向法、复合形法、惩罚函数法等。

2 软件开发

VB是一种Microsoft Windows应用程序的开发工具,采用了“可视化设计”和“面向对象设计”技术,初学者只要掌握几个关键技术就可以建立实用的应用程序。软件开发的效率大幅度提高,输入输出界面也都采用了Windows的标准,软件的维护和扩充也十分方便。用VB开发出的应用软件,其操作界面美观大方,使用方便,具有人性化的特点,更易为用户所接受。同时,程序编程语句直接简捷,在程序的调试过程中,容易跟踪程序的运行进程,从而发现问题,以进行改进和调整。

程序设计主要包括机械优化设计中常用的优化算法,所有功能都可以在菜单中进行操作。同时在软件左侧设计下拉式菜单,方便用户对优化算法的快捷访问,用户登录界面如图1所示。在函数方程输入的设计中,利用了ScriptControl控件。在使用ScriptControl控件前,先通过“工程/部件”菜单命令选择Microsoft Script Control 1.0选项,添加ScriptControl控件。实现步骤如下:

1) 将ScriptControl控件添加到工具箱;

2) 在窗体上放置ScriptControl控件;

3) 设置ScriptControl控件的Language属性为vbscript;利用Eval方法使用户可以根据实际需要,在界面输入需要优化的方程。

3 应用实例

针对工程技术中的许多问题,建立的目标函数常可归结为函数f(x)的形式,其最优化设计的数学模型可简化为:min f(x),x∈En或max f(x),x∈En。选取文献[1]上的一个例题进行验证。利用黄金分割法求目标函数为f(x)= x^2-7x+10的最优解。已知初始区间为[2、8],取迭代精度e=0.35。

在软件中选取黄金分割法优化界面,输入已知条件,如图2所示。观察输出结果,可以得到极值点x=3.58344,极值f(x)= -2.24304。根据软件优化结果,发现和理论计算结果一致。

4 结束语

机械优化设计软件可以帮助工作设计人员简化计算,缩短设计周期。但是,每一种优化方法都具有一定的局限性,在设计时应考虑求解问题的规模、数学模型的特性和复杂程度,及各类优化方法的特点和应用范围,选取合适的算法进行优化。

参考文献:

[1] 陈秀宁.机械优化设计[M].杭州:浙江大学出版社,2002.

[2] 孙靖民.机械优化设计[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3] 孟兆明,常德功.机械最优设计技术[M].北京:化学工业出版社,2002.

第9篇：机械优化设计论文范文

关键词：机械设计；技术；趋势

中图分类号：C35 文献标识码： A

一、概述

机械设计（machine design）是将机械各个零件的材质、形状、尺寸、结构、工作原理、运行方式等进行分析、计算尽而转换成具体的描述，并且作为以后机械生产制造依据的工作过程。

二、当前机械制造业设计的具体内容

当前机械制造业设计方法是将传统的机械设计理念进行总结分析，再加上现代化的设计技术而实施的机械设计。其中有以下几个方面的主要内容。

1 数字化

数字化技术是当前机械设计的核心特点，在机械设计工作开展之前我们就需要利用数字化技术对整个设计生命进行建模工作，进行模拟设计，以便在实际机械设计中可以有最完美的设计技术和方案。同时在设计过程中，也可以利用计算机辅助设计和数字管理手段对整个设计过程进行检查、管理和分析，从而保障资源配置最优化、还能最大化的提高设计效率，节约时间。

2 并行化

并行化技术的运用是当前机械设计的最大趋势，由于计算机技术的普及，在很多方面实现信息共享，还可以打破时间和空间的阻碍，让不同地方的工作者可以在同一平台工作。传统的机械设计都是单方面的设计，只能一个步骤一个步骤的进行，并且在设计过程中每个设计环节之间缺少必要的沟通，有问题也不能在第一时间进行修正，增加设计人员的工作量。当前机械设备的科技含量很高，涉及到的知识范围也比较广，单单只依靠个人是无法完成完整的机械设计，迫切的需要有相关的技术人员来一起探讨解决。

通过计算机综合平台，可以实现多个领域的优势互补，信息共享，集思广益，从而可以在最短的时间内，最终实现机械设计最完美的效果，所以并行化是当前机械设计的最大趋势。

3 智能化

自动化技术在机械设计方面，己随处可见，机械的自动化程度也越来越高，机械设计师只有充分利用智能技术进行相应的设计工作，机械设计智能化系统，具有独立计算和智能逻辑推理功能，可以很大成度的减轻设计师的工作量，大大提高工作效率。因此智能化技术的运用已经成为当前机械设计的迫切需要。

三、现代机械设计技术及应用情况

随着社会科学技术的发展，尤其是计算机网络的普及，机械设计技术也在不断的更新。其中包括有限元、最优化、模糊、可靠性、仿真、专家系统，CAD等方法，比较常见的技术有以下五种。

1 有限元设计

有限元分析技术FED（Finite Element Design）是当前被广泛应用的一项工程分析技术，它是利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟，以有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。该技术不仅能用于工程中复杂的非稳态问题和非线性问题，而且还可以用于工程设计复杂结构的静态和动态研究，并能准确的计算出形状复杂零件的应力变化和分布情况，是当前复杂构件强度和刚度计算的有力分析工具，是上世纪60年代，渐渐发展和健全的数值计算方式。

2 最优化设计

最优化设计OD（Optimal Design）是当前机械设计中较新颖的设计方式，机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用，其基本思想是根据机械设计的理论、方法和标准建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型。然后通过对数学规划方法和计算机计算技术，对相应的数学模型进行求解运算，选择最合理的优化方法。这一方式的出现比较晚，但是其发展相当的快速。在各种工程设计中都被广泛的应用。最优化设计不公可以改变机械产品的性能，还可以有效的降低成本。是当前机械设计的发展趋势之一。

3 模糊设计

模糊设计（Fuzzy Design）是把模糊数学知识应用于机械设计的一种设计方式。机械设计中就存在大量的模糊信息，随着科学技术的不断发展，其结构变的越来越庞大和复杂，其有存在的变量很多，在很多情况下我们无法对所设计的产品进行十分精确的描述。例如机械产品使用寿命和承载力等都是模糊现象，其系数往往从保守观点出发，取较大值，但是在它充许的范围内存在有比较大的模糊区间。在各工程设计过程中会有很之类似的问题，对于这类问题就需要采取糊数学的方法进行解决。就是把模糊技术和其他重量的设计方法进行结合运算，最终形成模糊优化、模糊可靠性等多种方式。

4 可靠性设计

可靠性设计RD（Reliability Design）也是一门新兴的学科，在机械设计领域当中是20世纪60年代兴起并逐渐进入的。机械零件的可靠性设计就是指在特定的时间和条件下，实现规定功能的能力。概率论和数理统计是可靠性设计的理论基础，而失效分析和预测（包括可靠性试验）是可靠性设计的依据，确保产品的可靠性是可靠性设计的根本目标。目前人们对机械产品的安全性和可靠性比较关心，只有给人安全保障，使用起来会比较可靠。所以各企业都把机械设计的重心放在产品的安全性和可靠性上，所以可靠性设计技术成为当前机械设计十分重要的组成部分之一。

四、当前机械设计方法发展趋势探索

1 信息系统化

未来机械设计方法研究的趋势将会越来越信息系统化，因为系统工程学是依托信息学、控制论、统筹管理等科学方法建立并发展起来的，用来解决工程问题最优化设计及控制的科学。传统的机械设计，我们都是把设计对象当作独立的事物进行分析、试验、研究，其得到的结论局限性非常大。我们把信息系统工程学运用在机械设计中，把整个机械设计过程作为统一的系统进行研究和探索，这样对系统的每个部分都进行研究，得到的结构很全面，也很有科学依据，同时大大的节省了人力、时间。对产品的开发有很大的优势，在工程设计中被争相使用，其发展前景十分的可观。

2 人才创造潜力的培养和挖掘

创造潜力挖掘的发展趋势将会越来越精英化，虽然现在科学技术越来越发达，在各个工业设计中计算机技术已经被告广泛应用，但是世界的核心依然是人类，人才创造潜力的发掘才是最核心，最重要的。以培养高级工程技术人才为主，综合培养能熟练掌握现代科学技术，并且具有现代科技观念，从事机械设计、管理等方面的高级工程技术人才。

3 产品商品化的设计趋势

机械产品设计是一种以机械产品为主要对象，将机械各个零件的材质、形状、尺寸、结构、工作原理、运行方式等进行分析、计算尽而转换成具体的描述，并且作为以后机械生产制造依据的工作过程。但是现在很多的企业都清楚的认识到在竞争如此激烈的现代社会，如果想要更好的生存发展必须要不断的创新，但是却有很多的新产品投入了大量的财力、物力、人力和时间，却在商品化这一环节上出现问题。商品化是所有机械设计开发的最后一个环节，也是检验机械设计成果最好的方法，所以在设计开始就应该做好市场调研和产品定位。机械产品设计不是单单对机械产品进行"美化"设计，还要充分表现产品的功能、实用性、工艺设计和人机、环境之章的协调统一，最终创造出造型美观形式新颖，并具备有现代工业美感，可以扩大产品销路，创造出更高的经济、环境效益。

结语

作为一名机械的设计师，我们一定要随着科学技术的进步和社会发展的需求，不断的丰富我们的设计思想、理论和方法，熟练的运用现代化科学技术，来提升设计水平，从而促进机械设计的发展和变革，提高市场竞争力。

参考文献

[1]覃文洁，程颖.现代设计方法概论[M].北京：北京理工大学出版社，2007.

[2]贾丽萍.机械工程中常规设计技术与现代设计技术的比较[J].科技创新与应用，20ll（24）：61.

[3]薛培军，刘冬敏.基于机械产品绿色设计与开发策略研究[J].中州大学学报，2008（4）：110-111.