摘要：随着我国科技进步与科学技术飞速发展，在社会生产生活中，机械设备成为重要的生产工具。科学技术的发展使机械结构不断完善，突破传统的机械结构设计模式，提高机械产品的动态设计能力。通过分析当前机械行业的发展了解到，机械结构动态设计是机械结构设计的重中之重。因此，应根据机械结构的整体发展需求完善结构，突出机械结构设计的动态化，使机械制造品能够符合当前时代的发展需求。
关键词：机械结构；结构设计；优化措施
一、简析机械优化设计的应用范围
就当前情况来看，机械结构动态优化设计已经应用在了现代化科技建设中，如航空航天、汽车工业、机械自动化等，同时在应用的过程中也取得了一定的成绩。距2018年底的不完全统计，关于机结构优化设计的论文共2063篇，其中以优化为关键词的论文有65324篇，由此可以看出，机械结构优化设计在当前时代中尤为重要。
（1）航空航天
航空航天技术是我国当前先进的科学技术，航空航天技术发展代表着我国的综合水平与科技能力。在当前时代中，大量的科学技术都是在航空航天领域首先研发、推广的，而在这之中，机械结构优化的发展最快，并且应用面广，是个在航空航天领域加以应用。航空航天领域在我国有着极其重要的地位，因此机械结构优化设计得到了广泛的应用，并且也得到了我国的充分重视。
就当前情况来看，我国结构优化设计的研究基本集中在航天航空领取，大量的研究论文与研究报告也都出自航空航天领域，无论国外还是国内都是这样的现象。国内在机械结构优化时研究了飞机机身与飞机整体结构，同时也研究了火箭的发动机装载体与航空发动机轮盘，并以此发表了大量的机械结构优化论文与研究报告，为我国机械结构优化提供了方向。我国的航空航天业研究机械结构取得了巨大的成功，同时也为我国航天航空的发展做出了贡献，促进了我国综合水平与科技能力的提升。
（2）船舶制造业
船舶制造业的结构优化设计相对国外的船舶制造业的结构优化设计起步较晚，我国自20世纪开始研究船舶结构优化设计，相对于国外晚了近10年。但是，就目前情况来看，我国船舶制造业结构优化设计的研究依然取得了巨大的突破，收获了结构优化设计的研究成果。例如，在潜艇结构、游轮表面结构、货仓结构、液压仓结构等结构优化设计都取得了成果，提高了船舶制造业的发展，并为船舶制造业提供了可靠精确的结构设计[1]。
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图1.货仓机械结构优化机械臂
（3）汽车产业
在当前时代中，汽车产业是我国机械结构优化设计应用最广泛的领域之一，结构优化设计在汽车产业中不断创新，同时汽车产业也是我国经济发展的重要行业。全国的各个地区都十分重视汽车产业的发展，因此，将衔接的结构优化设计应用在汽车产业中可以提高汽车产业的质量，为我国经济发展做好铺垫。我国汽车产业结构优化设计已经有了大量的研究成果，国内学者将DDDU-2软件包应用在了汽车产业的结构优化设计中，一些国内学者也进行了万向节传动布局的支撑动态结构优化设计，并对汽车机械结构框架以优化设计进行了研究，提升了汽车悬挂系统的实际应用效率，并对汽车发动机与汽车车身以结构优化设计进行了研究，得出了大量的研究报告，为我国企业产业的发展提供了有效推动了。
国外也对汽车产业进行了大量的结构优化设计研究，例如Bae研究了公共汽车的立柱结构优化，Takahashi进行了公共汽车车身机械结构优化设计研究等，其主要目的是为了提高汽车产业的发展。
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图2.汽车机械结构优化过程
（4）通用机械与机床
通用机械与机床的结构优化设计是我国机械结构优化设计成功应用的领域之一，其主要研究方面是将现有的科学技术与结构优化设计进行有效结合，使复杂的大型通用机械与机床的结构更加合理、数据更加精确。在通常情况下，一般的机械零部件都是连续体结构，将连续体结构进行分解时非常复杂，因此对机械零部件进行结构优化设计较为困难。我国的相关机械结构优化设计研究较为突出，可以查找到大量的结构优化参考文献：，一些参考文献：是根据机械设计中的离散设计变量来完成的研究，并提出了离散设计变量结构优化的设计方法。在我国的一些研究报告与论文中对机床床身零部件机械结构优化设计与原著拉压弹簧动载结构优化设计进行了突破性创新，将机械结构优化设计应用到了机械与机床中。这些参考文献：与研究工作的开展使得我国机械结构优化设计更加快速，且使机械结构优化设计变的更为有效，成为了当前时代中机械与机床中的可靠设计方法，提高了机械与机床产品的设计水平。
二、机械优化设计中的内容分析
（1）综合各个学科的设计
由于机械产品的设计过程十分复杂，因此在设计过程中，要注意要从多个学科的角度对设计方案进行综合性考虑。首先需要从工程整体的角度，运用相应的知识对其进行目标函数的确定，将整体设计系统以板块进行区分，使函数变量得以优化。在板块设计完成后，要根据其内容将其从新连接，实现有机组合，是使机械优化设计更加完善[2]。
（2）优化遗传算法
遗传算法的哲学基础使达尔文理论的延伸，其强调“物从天降，适者生存”遗传算法放弃了传统遗传算法的优化算法，以单个计算点为基础，优化了机械结构计算的过程，使数据更加精。遗传算法的优化可以同时操作计算过程中的多个计算点，将所有计算点作为一个整体，将结果优化后使结果成为最优解。我国学者应用遗传算法对天线罩的结构壁进行了厚度上的优化，部分学者应用遗传算法将水下机器人的控制系统机械结构进行了优化，将编码策略应用在了模糊控制中，并讨论了复制与变异的遗传操作，是模糊控制器的应用达到当前时代的最优化，最优化的模糊控制器的反应速度更快，且超调更小。部分学者利用遗传算法对将航空发动机的管道线路进行了机械结构优化设计，以传统遗传算法为基础，将一串算法不断优化，在通用有限元软件 NASTRAN 的平台，开发了机械结构优化程序，使航空发动机的管道线路所得遗传算法值为最优解。在实际的生产中，有大量的遗传算法的实际例子，由此可以得出遗传算法在机械结构优化的各个领域中都有良好的应用效果。
（3）提高设计人员的自身能力
机械设计优化人员对专业能力的要求较高，因此应对其以高标准进行要求，使其掌握多方面的能力。在实际工作中，应当加强对机械结构优化设计人员的考核制度以及对机械结构优化设计人员的培训。通过邀请行业专家来进行机械结构优化设计讲座，进而提高机械结构优化设计人员的专业水平，同时，在机械结构优化设计人员的招聘中，也要提高招聘标准，从而保证机械结构优化设计能够符合实际需求。
三、机械设计的未来发展趋势
可以将机械设计的未来发展趋势划分为三点，首先是产品质量的高成本压力，这样的情况为设计竞争带来了挑战。其次是，机械结构优化设计应符合当前时代中的多种要求。再次使设计的经营管理要以实际制造为基础，完善结构优化设计。机械结构优化设计的独立形式已经开始转变成了协作形式，因此应将两者进行结合，挖掘设计人员的潜力，使设计人员对数字化工作更为重视。在我国机械化结构设计的推动下，现代机械制造的主要研究方向已经基本全面，从设计方法学、到动态化设计学，使机械结构优化设计不断完善，提高了我国科学技术的发展，为未来我国科学技术的延伸奠定了基础[3]。
结束语
在当前时代中，机械结构优化设计关乎着我国航空航天、船舶制造、汽车产业与机械机床等多种领域，因此应对机械结构优化设计进一步研究，使其能够贯穿我国科技的发展。
参考文献：
[1]吴爱强，汪永超，李波，李强.面向绿色制造的机械结构设计方案选择[J].组合机床与自动化加工技术，2019（10）：15-19.
[2]张荣宝.机械结构优化设计应用与趋势研究[J].设备管理与维修，2019（18）：86-87.
[3]胡恒广.机械结构设计中的创新设计[J].南方农机，2019，50（14）：250.
论文作者:占露露
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/9
标签：结构论文; 机械论文; 优化设计论文; 结构优化论文; 我国论文; 算法论文; 航空航天论文; 《基层建设》2019年第27期论文;