摘要：随着我国科学技术不断发展，当今机械设备在工业生产中的应用愈加广泛。机械结构设计会直接影响机械设备的运行性能。这就需要掌握机械结构优化设计理念，对机械结构进行分解分析，找出机械结构当中的优化点，确保机械结构设计的合理性。基于此，本文首先探究机械结构优化设计理念，进而提出在各个领域中的优化设计方法。
关键词：机械结构；设计理念；设计方法
引 言：良好的机械结构设计会直接加强机械零件的装配效果。通过对机械零件各个关联位置的几何群结构，即可得出多个零件上的形态特征以及组合配比，最终得出最优的机械结构设计方法。机械结构设计中需要结合对称理念，包括复合对称和单体对称。这也是机械结构优化设计的重要理念。这就需要不断的加强机械结构设计的优化，贯彻优化理念，保证机械结构设计符合质量标准，充分发挥机械设备的整体性能。
1 机械结构优化设计理念及意义
1.1 机械结构优化设计理念
1.1.1组合对称设计理念
在组合对称部件当中，通常都是表现为多基准组合形式，也就是螺旋线直齿齿轮副还是一个单个主体组合的元器件，通过对齿轮和中点进行垂直、平行、旋转处理即可得出中心轴，并以这个中心轴为基准展开对称设计。多个对称主体组合就可以分为两类，一是对称零件与多个零件对称要素组合，例如齿轮条设计当中，要求旋转对称齿轮与平移对称齿轮条啮合，从而实现旋转运动、平面直线运动的转换；二是在机械结构当中的跨件对称，也就是跨件之间的对称组合。若要实现机械结构优化设计，必须要实现机构中各个组件之间的对称性，这样才能够实现机械的顺畅、平稳运行。
1.1.2 机械组合
组合也是机械结构设计中的重要元素，而优化设计更多是加强机械结构运行的顺畅度，而想要实现这一目标就必须要做好机械结构内部的优良组合。机械组合大体可以分为单层组合和多层组合两种形式。在单层组合当中，通常是多个零部件之间组合成的整体，如蜗杆传动机构就是蜗杆和蜗轮串联，从而实现直线的运动形式。同时拉链两侧多对啮齿是单层并联组合，也就是机械结构的合并，通常是呈现为Y轴对称形式。多层组合当中，可以分为多种组合形式。多层组合通常是3个或3个以上的单层组合联合体，整体结构呈现为整体的滑移对称，在低层次当中，转轮之间也要实现啮合，最终形成嵌套形式。
1.2 机械优化设计创新意义
当代科学技术的发展和用户需求的提高对机械结构设计理论提出了更高的要求。在产业结构现代化的背景下，基于用户需求的各种机械产品已成为制造商最重要的研究课题之一。机械设计创新也应该基于用户的具体需求，而不是主观的假设。实现这一目标的基本方法是优化各种模块和组件。加强这方面技术的研究，对于机械行业的发展有促进作用。
2 机械结构优化设计方法应用分析
结合当今机械优化设计理念，需要在保证机械结构对称性、组合性的基础上，结合实际机械产品需求展开优化设计。大体上可以划分为结构模块优化设计、系统优化设计、产品特征优化设计三个方面，其主要表现在：
2.1 结构模块优化设计
结构模块优化设计主要是结合了不同产品划分所提出的一种设计理念。简单来说，该设计方法是从产品规划设计方面着手，通过将机械结构整体设计任务进行分解，加强各个部位零部件设计的对称与组合，从而实现产品整体上的优化设计。这样不仅可以减少机械产品设计成本，还可以提高设计效率和质量。该方法重视机械产品的规划与设计工作，从细节出发。在产品结构优化设计层面，大体上可以分为产品、功能组件、功能组成、功能原件四个方面。各结构模块有标准接口，且为配合、连接相结合的，融入整体化、多层次、统一化、灵活化等理念，实现各个机械零部件的融合度。在此基础上，机械结构优化设计需要采用设计软件以及AutoCAD技术，在机械结构组合、变形设计过程中，主要以分级模块作为原理，对其总体进行调整、优化，让所拟定的方案更具有可行性、针对性。把机械结构划分为多个等级依次设计，即原件、组件、部件、产品。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在制定机械结构优化设计方案当中，采用功能模块对功能区进行分解。这是由于功能分解“粒化”程度可以让机械结构与功能一一对应，符合对称性理念，彰显对称结构在机械优化设计中的价值。结构化设计方法应用广泛，但是在设计一些液压机等对强度、刚度有严格要求或者受载荷、材料等工程参数约束的设备时，不能简单根据功能即确定产品就结构，在实际应用过程中存在一定的局限性。
2.2 系统化优化设计方法应用
所谓系统性优化指的是将机械设计当成一个统一个体，每一个优化设计要素均为独立的元素，相互之间有一定联系。结合了机械组合理念，同时要注重单层、多层的机械结构设计。并且这种多层次性能可以让不同设计元素有机结合，完成设计的任务。目前，VDI2221[德]标准是国内所有采用的机械化系统模式。当然，也有我国机械生产领域所提出的设计思想。考虑产品功能、用户需求，对机械结构功能布置如下：方法共两种，分析为生命系统主代表性优化设计法。前者将整个产品看作一个总体，与标准结合展开优化、设计，把功能区作好划分。后者则有较多的设计方法，如图形的建模法、构思优化法、元素设计法等等。但不管是哪种方法，均以系统理念作为标准对产品进行优化。
2.3 以产品特征为基础开展的优化设计方法
以此为基础开展设计，这就需要结合计算机辅助技术展开设计，通过信息优化中自动化设计着手，采用产品特征集成化设计理念，这样即可满足所设计的产品能够满足产品使用标准。结合当今机械结构优化设计技术使用情况，常见的优化设计方法包括：
2.3.1基于实例开发设计法
采用框架结构构建工程实例、概念体，对这些内容进行描述，以实例为基础来推理对生产资源进行分析，配比实例标准，从而对设计方案进行优化。
2.3.2编码法
编码法的核心理念是“运动转换”，从而实现对整个机械结构进行整理和分类。通过组建机械结构设计信息（知识库）数据库，通过加入智能化技术，从而实现机械结构设计方案的自动化设计，具体设计内容与编码设置有关。
2.3.3知识混合型表达法
也就是把过程、规则、框架、网络系统进行整合，从而得出综合性非常强的知识方法，能够确保不同机械产品设计的要求。在机械结构优化设计中适应性非常强。
2.3.4目录优化
采用三级递进法，机构组件→功能块→功能元解，对方案进行优化，并利用利用优化设计辅助方案完成设计。
结束语：
综上所述，机械结构对机械设备运行性能有着直接影响，所以必须要强化机械结构设计工作。在机械结构优化设计当中，要遵循机械结构的对称性、组合性理念，并结合产品的实际特点和使用要求，针对性展开优化设计。当今我国机械结构优化设计已经逐渐从人工优化朝向计算机软件优化方向发展，虽然还有一定的不足，但发展空间非常大，相信随着科技不断发展，我国机械结构优化设计质量会进一步提高。
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论文作者:马维山
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
标签：机械论文; 组合论文; 结构论文; 优化设计论文; 对称论文; 结构设计论文; 产品论文; 《电力设备》2018年第31期论文;