機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)精選(九篇)

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第1篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》；課程設(shè)計(jì)；《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程體系

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）08-0212-02

一、國(guó)內(nèi)教學(xué)現(xiàn)狀

《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造類本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是數(shù)學(xué)規(guī)劃與計(jì)算機(jī)技術(shù)高度結(jié)合的學(xué)科。本課程通常以理論教學(xué)為主，涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)與優(yōu)化算法較多，其內(nèi)容理論性強(qiáng)，又很抽象，不易理解，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的熱情普遍不高。江蘇大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早開始《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程的學(xué)校之一。馬履中等[1]在教學(xué)改革中，將教材內(nèi)容不斷更新、注意優(yōu)化軟件建設(shè)，不斷更新和自編新的優(yōu)化軟件，注意教學(xué)手段的改革，積極推行多媒體教學(xué)及雙語教學(xué)；注意收集學(xué)生的優(yōu)秀作業(yè)、應(yīng)用實(shí)例、優(yōu)化軟件。長(zhǎng)江大學(xué)汪建華等[2]重視對(duì)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力和實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)社會(huì)需要為目標(biāo)，著重“應(yīng)用”二字，以“應(yīng)用”為主旨和特征構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，重視對(duì)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。教學(xué)中引入Matlab優(yōu)化工具箱，減少學(xué)生編程與調(diào)試的工作量，將課程教學(xué)重點(diǎn)放在數(shù)學(xué)模型的建立上，優(yōu)化方法的選擇，以及Matlab優(yōu)化工具箱中優(yōu)化函數(shù)的使用上，使學(xué)生既學(xué)到了優(yōu)化的思想與理論方法，又能夠把實(shí)際決策問題用數(shù)學(xué)建模的方法轉(zhuǎn)化為優(yōu)化模型。河南工業(yè)大學(xué)武照云等[3]加大實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)安排（10學(xué)時(shí)左右為宜），開發(fā)基于Matlab的算法程序庫(kù)，運(yùn)用面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言Visual Basic進(jìn)行軟件開發(fā)，采用算法可視化技術(shù)。何亞銀[4]開展課堂板書、多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的授課方式，將《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》與C語言相結(jié)合，通過C語言編程來實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法。目前國(guó)內(nèi)外的機(jī)械工程教育向著復(fù)合型人才和工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的趨勢(shì)發(fā)展，學(xué)生不僅需要有堅(jiān)實(shí)的數(shù)理科學(xué)知識(shí)，同時(shí)需要工程實(shí)踐方面的訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)理解知識(shí)、掌握學(xué)習(xí)的方法、培養(yǎng)獨(dú)立分析與解決工程實(shí)踐問題的能力。機(jī)械設(shè)計(jì)類現(xiàn)行的且已延續(xù)了幾十年的教學(xué)方式中，《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》的課程及課程設(shè)計(jì)四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)孤立地完成，教學(xué)內(nèi)容不連貫，學(xué)生接受《機(jī)械設(shè)計(jì)》的有關(guān)知識(shí)和技能缺乏系統(tǒng)性。傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)方法中，其設(shè)計(jì)、制造及檢測(cè)環(huán)節(jié)相互獨(dú)立，嚴(yán)重脫節(jié)，須反復(fù)進(jìn)行產(chǎn)品樣機(jī)的試制—檢測(cè)—修改設(shè)計(jì)。即使這樣，一些嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)缺陷及設(shè)計(jì)原理、基本參數(shù)的錯(cuò)誤在設(shè)計(jì)階段也往往不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，有的到了產(chǎn)品開發(fā)的后期或正式生產(chǎn)時(shí)甚至在投入使用一段時(shí)間后才發(fā)現(xiàn)，有時(shí)產(chǎn)品還不得不返回到設(shè)計(jì)構(gòu)造階段以便進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)變更。這樣的產(chǎn)品開發(fā)程序效率低，浪費(fèi)了大量時(shí)間、人力和資金。目前，《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》的教學(xué)方法仍然有很多值得探索的地方。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，擺脫傳統(tǒng)的以講授數(shù)學(xué)原理為主的教學(xué)方法，對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)手段進(jìn)行改革，已經(jīng)勢(shì)在必行。

二、我校開展《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》的實(shí)踐與總結(jié)

本課程所依托的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程為山東省精品課程，所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)為省級(jí)團(tuán)隊(duì)。長(zhǎng)期以來，青島理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院《機(jī)械設(shè)計(jì)》教研室在林晨老師和楊志強(qiáng)老師的領(lǐng)導(dǎo)和帶動(dòng)下，具有良好的教學(xué)研究基礎(chǔ)和傳統(tǒng)?！稒C(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程教學(xué)的順利執(zhí)行，必需與《機(jī)械原理》和《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程相結(jié)合。為了推進(jìn)該課程的教學(xué)，我們?cè)凇稒C(jī)械原理》課程的教學(xué)中即引進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論，即在平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)這部分教學(xué)時(shí)，初步講授優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。2012年我們選用了清華大學(xué)出版社出版、李萬祥老師主編的《工程優(yōu)化設(shè)計(jì)與MATLAB實(shí)現(xiàn)》[5]這本書，筆者和同學(xué)普遍感覺挺好。該書的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)應(yīng)每一個(gè)算法，都附有相應(yīng)的MATLAB程序。學(xué)生可以在掌握算法的基本知識(shí)點(diǎn)以后，利用這些程序上機(jī)操作。MATLAB語言簡(jiǎn)潔，代碼靈活，具有極其豐富的庫(kù)函數(shù)資源，并且對(duì)代碼的書寫形式?jīng)]有很嚴(yán)格的限制，同時(shí)利用豐富的庫(kù)函數(shù)簡(jiǎn)化了子程序的編寫任務(wù)；具有功能強(qiáng)大的圖形功能，可以將計(jì)算結(jié)果生成圖形或進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。傳統(tǒng)教材僅介紹算法。程序需要學(xué)生自己編寫。這對(duì)于我們僅有32學(xué)時(shí)的選修課來說，要求學(xué)生編寫簡(jiǎn)單的程序是可能的，但是要書寫較長(zhǎng)的、本身就比較復(fù)雜的算法是不容易的。筆者長(zhǎng)期從事數(shù)值模擬工作，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，教給學(xué)生掌握編程技術(shù)最簡(jiǎn)單高效的方法，就是給學(xué)生現(xiàn)成的程序，然后在其基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。在上課過程中，采用多媒體教學(xué)方法，并安排4～6學(xué)時(shí)的上機(jī)學(xué)時(shí)。在教學(xué)過程中，為了讓同學(xué)對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用有更深的認(rèn)識(shí)，要求學(xué)生對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)情況、先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)行調(diào)研，并通過圖書館“維普數(shù)據(jù)庫(kù)”查閱文獻(xiàn)資料，書寫讀書報(bào)告。課程進(jìn)行過程中，結(jié)合平行進(jìn)行的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的內(nèi)容，讓同學(xué)們進(jìn)行軸和帶傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等計(jì)算。在課程結(jié)束時(shí)，結(jié)合平行進(jìn)行的減速器的課程設(shè)計(jì)，要求同學(xué)使用優(yōu)化理論對(duì)減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。同學(xué)們最開始都覺得比較難，經(jīng)任課教師答疑，他們最終調(diào)試好程序，計(jì)算出優(yōu)化后的結(jié)果，同學(xué)們普遍有豁然開朗之感。根據(jù)以上的教學(xué)思想，這樣就可以簡(jiǎn)單方便地把《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》這三門課程有序地結(jié)合起來。

三、思考

數(shù)學(xué)語言描述了機(jī)械工程中的各類現(xiàn)象，所以《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》這門課給出了各種數(shù)值計(jì)算方法及相關(guān)數(shù)學(xué)模型。但學(xué)生在學(xué)習(xí)課本前面的數(shù)值方法時(shí)往往容易糊涂。所以我們?cè)谥v授這門課時(shí)，必須先提出工程實(shí)際問題，然后再根據(jù)實(shí)際問題提煉出數(shù)學(xué)模型，再進(jìn)行求解。這門課的理念，應(yīng)該不只局限于機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)本身。優(yōu)化設(shè)計(jì)的教學(xué)目的并非只是教給學(xué)生如何建立數(shù)學(xué)模型，甚至是如何編程并上機(jī)，最終的目的應(yīng)是為了解決實(shí)際工程問題，并在生活和工作中貫徹優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念，給生活和工作提供方便。優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念在《機(jī)械設(shè)計(jì)》中可以應(yīng)用到各個(gè)方面，并且和其他先進(jìn)設(shè)計(jì)方法如摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合。比如，能源短缺問題已成為世界各國(guó)密切關(guān)注的重要問題。我國(guó)的能源形勢(shì)十分緊張，能源供需矛盾突出。受技術(shù)水平制約，我國(guó)許多能耗設(shè)備效率較低，在能源緊張的同時(shí)還存在著比較嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，節(jié)能是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的長(zhǎng)期戰(zhàn)略任務(wù)。那么如何能夠設(shè)計(jì)出節(jié)能的機(jī)械，哪怕只節(jié)省1%，那么節(jié)省的能源數(shù)量也是驚人的。教學(xué)的目的是為了工程實(shí)際應(yīng)用，而不是與工程實(shí)際脫節(jié)。所以在接下來的教學(xué)過程中，筆者設(shè)想，應(yīng)該增加與工廠生產(chǎn)實(shí)際相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)題目。而且作為教研室的教學(xué)儲(chǔ)備，打算以本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的形式做一些優(yōu)化設(shè)計(jì)的工程題目。這個(gè)難度要求雖然更高，但比較有意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬履中，楊啟志，尹小琴，等.“機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（4）：95-97.

[2]汪建華.袁新梅.《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革與探索[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，8（10）：119-121.

[3]武照云，劉曉霞，劉楠皤，李麗.《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程教學(xué)研究與改革[J].機(jī)械管理開發(fā)，2011，（1）：190-191.

第2篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

[關(guān)鍵詞]MATLAB；機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)；仿真運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TN899 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）14-0233-02

引言

在經(jīng)濟(jì)迅速騰飛的時(shí)代，機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和理論在其中的比重越發(fā)增大。只有不斷完善機(jī)械設(shè)計(jì)理論，才能使我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)水平提升，也才能為各個(gè)部門提供性能先進(jìn)的技術(shù)裝備。為此，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法已經(jīng)漸漸滿足不了人們生產(chǎn)制造的要求，縱觀傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念，更多的是對(duì)以前產(chǎn)品制造經(jīng)驗(yàn)的借鑒和拓展，缺乏創(chuàng)新理念，在設(shè)計(jì)過程上更是繁瑣，以經(jīng)典力學(xué)為依據(jù)對(duì)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣加大了成本的投入，使生產(chǎn)周期變長(zhǎng)。而現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)思想上更多地運(yùn)用最新的技術(shù)，不僅僅只以機(jī)械系統(tǒng)為關(guān)注對(duì)象，增大了設(shè)計(jì)的視角；設(shè)計(jì)準(zhǔn)則上以廣義力學(xué)的可靠性準(zhǔn)則為依據(jù)；設(shè)計(jì)過程更是與前者完全不同，虛擬樣機(jī)，方案評(píng)價(jià)，優(yōu)化參數(shù)到最后的設(shè)計(jì)制作，從性能，結(jié)構(gòu)和成本上更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

伴隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)的興起，它在機(jī)械設(shè)計(jì)中已成為不可替代的重要工具。從機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念到設(shè)計(jì)成品的完成都可以在計(jì)算機(jī)上完成，計(jì)算機(jī)有運(yùn)算速度上快、存儲(chǔ)量大、能進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)處理等優(yōu)勢(shì)，使機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制和生產(chǎn)?；贛ATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，借助MATLAB強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和圖形處理能力，不僅節(jié)約了成本，而且提高了設(shè)備設(shè)計(jì)的質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

1 MATLAB的優(yōu)化原理

1.1 MATLAB簡(jiǎn)介

MATLAB的產(chǎn)生是與數(shù)學(xué)計(jì)算聯(lián)系在一起的，由Mathworks公司于1984年推出采用c語言內(nèi)核的正式版本。該軟件能處理日常數(shù)學(xué)中常見的問題，包括矩陣計(jì)算，信號(hào)的處理，快速的數(shù)值計(jì)算和圖形生成等功能。在MATLAB的運(yùn)行環(huán)境下，用戶可以集成的進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，程序的設(shè)計(jì)，文件的統(tǒng)一管理等各項(xiàng)操作，隨著軟件的不斷升級(jí)，又增加了豐富多彩的圖像圖形處理和多媒體功能，這樣使得MATLAB的應(yīng)用更加的廣泛。

1.2 MATLAB的組成及特點(diǎn)

MATLAB擁有一個(gè)專屬的工具箱，可以解決不同領(lǐng)域的問題，其完善的拓展程序可以滿足設(shè)計(jì)者不同的設(shè)計(jì)要求。MATLAB包括動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，主程序和各種各樣的工具箱。其主程序又包括以下幾方面：

1.）MATLAB應(yīng)用程序接口：是使MATLAB語言能與其他高級(jí)匯編程序語言進(jìn)行交互的函數(shù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了文件數(shù)據(jù)的交換，增加了該語言的靈活性；

2.）圖形處理系統(tǒng)：能方便的圖形化顯示向量和矩陣，而且能對(duì)圖形添加標(biāo)注；

3.）數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)：包括大量的計(jì)算算法，為不同的數(shù)值計(jì)算提供了全面的依據(jù)；

4.）MATLAB語言：是一個(gè)基于矩陣/數(shù)組的高級(jí)語言，可以用于快速編寫簡(jiǎn)單的程序，也可以用來編寫復(fù)雜龐大的應(yīng)用程序；

5.）開發(fā)環(huán)境：是一套方便用戶使用MATLAB的工具集，其中許多工具是圖形化用戶接口，為用戶提供一個(gè)集成化較高的工作空間。

1.3 MATLAB機(jī)械優(yōu)化

MATLAB的優(yōu)化是在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中的一種，MATLAB強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形繪制能力，使得在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中大大簡(jiǎn)化了數(shù)值計(jì)算，圖形的直觀表述也使得設(shè)計(jì)更加形象和具體?；贛ATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)，利用MATLAB多功能工具箱，可以更好地幫助設(shè)計(jì)人員克服許多情況復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)和工程問題。另一方面，MATLAB豐富的圖形圖像處理能力和仿真功能，使得繁瑣的機(jī)械設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化，也讓設(shè)計(jì)更具創(chuàng)新性。此外，把機(jī)械設(shè)計(jì)的圖形繪制和計(jì)算機(jī)軟件有機(jī)結(jié)合，有效的簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和繪圖過程，減少了成本的投入，降低了研發(fā)時(shí)間，保障了機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和速度，

2.機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化

隨著機(jī)械制造業(yè)市場(chǎng)的不斷開拓，機(jī)械設(shè)計(jì)越來越受到人們的重視。產(chǎn)品能否具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，外觀和性能能否滿足人們的生活需求，機(jī)械設(shè)計(jì)起到?jīng)Q定性作用。伴隨著設(shè)計(jì)過程的進(jìn)行，需要對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化，即將機(jī)械設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法相結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)，自動(dòng)搜選可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案和最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。

優(yōu)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)比，可以看到，優(yōu)化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)手段以及設(shè)計(jì)思想和理念上都占有很大的優(yōu)勢(shì)，從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的求得可行解到優(yōu)化設(shè)計(jì)的解得最優(yōu)解，讓設(shè)計(jì)發(fā)生著質(zhì)的變化，進(jìn)而也讓設(shè)計(jì)的作品更具挑戰(zhàn)性。對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，可以使傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中，省去對(duì)性能指標(biāo)的校核，求解可行解上升為求解最優(yōu)解成為可能；使機(jī)械設(shè)計(jì)的部分評(píng)價(jià)，由定性改定量成為可能；很大程度上提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)在實(shí)際解決問題過程中，首分析實(shí)際問題，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，其中主要分析設(shè)計(jì)的約束條件，設(shè)計(jì)變量以及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和目標(biāo)；其次，分析數(shù)學(xué)模型的類型，選擇合適的求解方法，即優(yōu)化算法；最后，編程上機(jī)求解數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解，并且對(duì)計(jì)算機(jī)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，最終確定是否選用此次計(jì)算的解。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造。

3 基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)仿真

MATLAB強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算能力，使得其他數(shù)學(xué)計(jì)算軟件在MATLAB面前黯然失色，它可以將所得到的計(jì)算結(jié)果用空間形式（二維，三維或四維）表現(xiàn)出來，直接表露出作品內(nèi)在所蘊(yùn)含的內(nèi)涵和規(guī)律。另外，MATLAB的動(dòng)態(tài)仿真功能，更是直接的創(chuàng)建了一個(gè)系統(tǒng)模型，讓機(jī)械設(shè)計(jì)更加形象生動(dòng)，仿真更加具體。

基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)仿真，核心內(nèi)容是對(duì)數(shù)值進(jìn)行積分運(yùn)算，根據(jù)所得的加速度來計(jì)算得到物體的位移和速度，描述各個(gè)構(gòu)件之間的相互聯(lián)系。為了更好的表現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的直觀性，利用SOLIDWORKS軟件繪制三維圖形，即下圖的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：

對(duì)于上圖所描述的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，對(duì)其建立矢量方程式，分別對(duì)兩軸進(jìn)行分解，求導(dǎo)可得到該點(diǎn)的加速度，對(duì)其進(jìn)行整理可以得到矩陣形式。利用MATLAB強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算，在仿真環(huán)境下建立運(yùn)動(dòng)仿真模型，如下圖所示：

通過改變曲柄的角度，可以在MATLAB的繪圖模型下，得到滑塊的加速度變化趨勢(shì)圖。利用MATLAB豐富的圖形處理能力，大大減少了模型數(shù)據(jù)的計(jì)算量，形象生動(dòng)的表現(xiàn)出了運(yùn)算結(jié)果的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)提供了一個(gè)重要的依據(jù)，也使得研發(fā)的產(chǎn)品功能更加強(qiáng)大。

4.總結(jié)

基于MATLAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，擯棄了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，以全新的視角進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，無論是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本、研發(fā)時(shí)間，還是產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量都得到了很大的改善。在追求經(jīng)濟(jì)利益最大化的今天，利用最少的成本投入來獲取最大的經(jīng)濟(jì)收益，是每一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)者的共同目標(biāo)。優(yōu)化設(shè)計(jì)理念的發(fā)掘，改變了原先的設(shè)計(jì)思路，由被動(dòng)的對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行反復(fù)的分析轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要尺寸和相關(guān)參數(shù)，在眾多的設(shè)計(jì)方案中尋找最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)，這樣不僅從產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)尺寸，生產(chǎn)投入還是傳動(dòng)的效率方面來看，都是最佳的選擇。所以，基于MALTAB的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，是每一個(gè)設(shè)計(jì)者共同的追求，只有不斷優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)方法，才能以低成本投入得到很好的回報(bào)，也為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供一個(gè)全新的設(shè)計(jì)視角和理念。

參考文獻(xiàn)

第3篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

裝載機(jī)是工程機(jī)械的重要機(jī)種之一，其工作裝置設(shè)計(jì)的合理性和質(zhì)量直接影響著裝載機(jī)的各項(xiàng)工作性能。本文應(yīng)用參數(shù)優(yōu)化建模和設(shè)計(jì)方法，對(duì)反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)建立了參數(shù)優(yōu)化模型，確定了變量系統(tǒng)，目標(biāo)和約束系統(tǒng)，用優(yōu)化軟件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)工作裝置所得的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了分析，剖析了機(jī)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。

裝載機(jī)是一種常用的鏟土運(yùn)輸機(jī)械，廣泛應(yīng)用于土木、建筑、水利、礦山等工程，起著減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高施工效率和質(zhì)量的重要作用。目前國(guó)內(nèi)研究和采用得較多是反轉(zhuǎn)六連桿，這種機(jī)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、尺寸緊湊。當(dāng)鏟斗鏟掘物料時(shí)由于是反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)斗油缸大腔進(jìn)油工作，可以獲得較大的鏟掘力。也就是說，鏟起同樣重量的物料，轉(zhuǎn)斗油缸的尺寸可以設(shè)計(jì)得較小。而且轉(zhuǎn)斗油缸后置，使司機(jī)有較好的視野。反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)尤其多用于中小型裝載機(jī)工作裝置中。本文在現(xiàn)有的工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究和完善六連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，針對(duì)六連桿機(jī)構(gòu)建立有一定通用性的分析和優(yōu)化模型，得出滿足設(shè)計(jì)要求的合理方案，總結(jié)設(shè)計(jì)知識(shí)和優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)。

1.參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述

目前國(guó)內(nèi)工作裝置的設(shè)計(jì)主要采用類比法、畫圖試湊法、解析法和參數(shù)優(yōu)化方法。其中，參數(shù)優(yōu)化方法越來越受到重視，取得了很大發(fā)展和廣泛應(yīng)用。類比法和經(jīng)驗(yàn)法一般只適用于同類型產(chǎn)品，即結(jié)構(gòu)型式、工作對(duì)象和條件基本機(jī)同的設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)所得的產(chǎn)品即使通過了校核檢驗(yàn)，符合基本設(shè)計(jì)要求，但是否能達(dá)到性能最優(yōu)，是否是最好的設(shè)計(jì)結(jié)果，還很值得研究。參數(shù)化設(shè)計(jì)（Parametric Design）是從CAD技術(shù)中發(fā)展起來的。參數(shù)化技術(shù)主要用于結(jié)構(gòu)形態(tài)比較定型的設(shè)計(jì)對(duì)象，對(duì)某定型產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)形式確定，根據(jù)某些具體條件和控制參數(shù)決定產(chǎn)品在某一結(jié)構(gòu)形式下的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而設(shè)計(jì)出不同的產(chǎn)品。實(shí)際上，參數(shù)化技術(shù)就是將產(chǎn)品的一些信息，包括尺寸、數(shù)據(jù)、特征、模式等定義為變量，這些變量的改變就表示產(chǎn)品模型的改變。參數(shù)化技術(shù)適用于常用件、系列件、標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)，只需建模一次，就能得到不同規(guī)格的零件模型。

研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)自動(dòng)化的目的在于建立一個(gè)由描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的各個(gè)參數(shù)組成的設(shè)計(jì)模型。建模的內(nèi)容包括：集成化數(shù)據(jù)模型的研究，對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)各階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一建模；產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程模型的研究；產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的研究。建模的內(nèi)容主要包括參數(shù)提取、約束識(shí)別和數(shù)據(jù)管理與規(guī)劃。參數(shù)的提取是參數(shù)化設(shè)計(jì)的前提。提取工作就是要在模型和參數(shù)間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。

優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中的一個(gè)重要領(lǐng)域?？梢哉J(rèn)為，工程設(shè)計(jì)只包括兩個(gè)步驟：一是確定所有可能的設(shè)計(jì)方案；二是選擇最佳方案?？梢姡O(shè)計(jì)本身就是一個(gè)擇優(yōu)的過程。尤其在機(jī)械設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是要選擇最佳尺寸以滿足設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)在很大程度上依賴于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于現(xiàn)在復(fù)雜的工程問題，雖然設(shè)計(jì)師仍將用自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)設(shè)計(jì)進(jìn)程，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法使設(shè)計(jì)工作更加科學(xué)和自動(dòng)化。應(yīng)該看到，優(yōu)化設(shè)計(jì)始終是對(duì)現(xiàn)實(shí)問題某種程度上的簡(jiǎn)化。

參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)當(dāng)前在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用主要是為優(yōu)化設(shè)計(jì)建立參數(shù)化模型。從對(duì)參數(shù)的廣義理解上，凡是針對(duì)產(chǎn)品尺寸和性能參數(shù)的優(yōu)化應(yīng)該都屬于參數(shù)優(yōu)化范圍。

參數(shù)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型總結(jié)為：

2.反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)

目前國(guó)內(nèi)用的較多的是轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)斗缸布置在動(dòng)臂上面。這種機(jī)構(gòu)又稱為z形連桿機(jī)構(gòu)。它的優(yōu)點(diǎn)是：鏟斗插入料堆進(jìn)行工作時(shí)，轉(zhuǎn)斗缸大腔進(jìn)油，因此連桿機(jī)構(gòu)的傳力比可以得到較大的值，可獲得較大的崛起力，合理設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)各部件尺寸可得到較好的鏟斗平移性；機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸緊湊，司機(jī)視野較好。缺點(diǎn)是搖臂、連桿和鏟斗等構(gòu)件間易發(fā)生干涉。國(guó)內(nèi)對(duì)反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)研究較多，對(duì)其設(shè)計(jì)變量、約束和目標(biāo)的描述都比較一致。從設(shè)計(jì)方法上看，優(yōu)化設(shè)計(jì)等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了工程行業(yè)中設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度和效率。

從設(shè)計(jì)方法上看，傳統(tǒng)的方法是采用層次型的設(shè)計(jì)流程，先根據(jù)典型或先進(jìn)樣機(jī)，確定動(dòng)臂長(zhǎng)度，形狀和與車架鉸接位置，如動(dòng)臂與車架的鉸接點(diǎn)，在確定動(dòng)臂油缸的鉸接位置和行程，然后設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)。這種樹狀設(shè)計(jì)流程用于裝載機(jī)的整體設(shè)計(jì)中是合理的，先確定斗容、機(jī)器的總體尺寸、液壓系統(tǒng)的工作壓力等，再確定工作裝置的機(jī)構(gòu)尺寸，再確定各零件的細(xì)部尺寸。它可以將大型復(fù)雜的設(shè)計(jì)問題分解為不同層次的子問題，減小每一步的工作量。

3.反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)的建模和優(yōu)化

建模是優(yōu)化設(shè)計(jì)的前處理部分，它是對(duì)某類明確的設(shè)計(jì)對(duì)象的描述。優(yōu)化設(shè)計(jì)模型由三個(gè)基本要素組成：設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件，建模工作的內(nèi)容包括：1）確定設(shè)計(jì)變量及其量綱；2）確定目標(biāo)和約束的結(jié)構(gòu)層次；3）確定各目標(biāo)和約束的內(nèi)容：建模首先要明確用戶市場(chǎng)和制造廠的要求；4）對(duì)目標(biāo)和約束的定量描述和無量綱化，

3.1變量系統(tǒng)

輸入?yún)?shù)是由整機(jī)設(shè)計(jì)確定的，在工作裝置及設(shè)計(jì)中作為固定量，不允許改變。在工作裝置的設(shè)計(jì)中，斗容量、液壓系統(tǒng)的工作壓力、油缸個(gè)數(shù)等作為輸入?yún)?shù)，它們?cè)谡麢C(jī)設(shè)計(jì)時(shí)確定，在工作裝置中不在變動(dòng)。設(shè)計(jì)變量是設(shè)計(jì)工作需要確定的參數(shù)。應(yīng)選取與目標(biāo)直接或間接相關(guān)的，對(duì)目標(biāo)函數(shù)影響較大的參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量。工作裝置不同的機(jī)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)變量個(gè)數(shù)不同，設(shè)計(jì)變量個(gè)數(shù)越多，解的維數(shù)越高，解的空間越大，解的難度也越高，尋優(yōu)所需的時(shí)間也就越多。在目標(biāo)和約束函數(shù)的計(jì)算中要用到許多中間參數(shù)，中間參數(shù)只起到傳遞數(shù)值，減小建模工作量的作用，不影響設(shè)計(jì)結(jié)果。將反復(fù)用到中間參數(shù)的計(jì)算寫成輔助函數(shù)，可以減小編程工作量。

3.2目標(biāo)系統(tǒng)

目標(biāo)函數(shù)是以計(jì)算變量表示所要追求的某種性能指標(biāo)的解析表達(dá)式或經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。目標(biāo)一般用柔性的方式表達(dá)，即希望函數(shù)值越大越好或越小越好，或盡量接近某個(gè)理想值，目前多目標(biāo)優(yōu)化問題已成為設(shè)計(jì)的主流。工作裝置的部分優(yōu)化正向著整體優(yōu)化、組合優(yōu)化發(fā)展。實(shí)際模型選取了7類目標(biāo)，如下圖1所示，

3.3約束系統(tǒng)

約束是設(shè)計(jì)必須或希望滿足的要求。它直接決定著設(shè)計(jì)結(jié)果的可行性和質(zhì)量。對(duì)于工作裝置，主要是機(jī)構(gòu)各鉸點(diǎn)（包括油缸）的空間布置要求。考慮到工作裝置復(fù)雜的工作過程和環(huán)境，約束也必須能綜合地保證機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)工作性能，如機(jī)構(gòu)必須達(dá)到要求的卸載高度、任何情況下各構(gòu)件間不能干涉、鏟斗應(yīng)能較干凈地卸料、各構(gòu)件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度等。工作裝置優(yōu)化模型的約束分類如下圖2所示：

第4篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

事物都是發(fā)展變化的，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)期，它是由直觀的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)開始，逐步到直接經(jīng)驗(yàn)，形成理論指導(dǎo)，最后達(dá)到的實(shí)踐和理論相結(jié)合的設(shè)計(jì)過程。它是由直觀設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、經(jīng)驗(yàn)反饋再改進(jìn)的一個(gè)過程，可以充分發(fā)揮前人的研究成果和設(shè)計(jì)理論，利用已有的設(shè)計(jì)公式、圖表、經(jīng)驗(yàn)公式等并結(jié)合自己的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法主要體現(xiàn)在細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)和分析上，它的基本思路由以下幾個(gè)部分組成：首先決定設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行實(shí)際分析，最后是落實(shí)設(shè)計(jì)方案。它基本上是停留在靜態(tài)、經(jīng)驗(yàn)、手工的設(shè)計(jì)狀態(tài)，而在設(shè)計(jì)時(shí)的著重點(diǎn)是經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)的計(jì)算和校核，但是簡(jiǎn)單實(shí)用，因此，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)成為所有機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)的過程中，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)為工業(yè)大生產(chǎn)的順利進(jìn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這種方法操作簡(jiǎn)單、目標(biāo)明確、并且具有比較成熟的理論依據(jù)和可執(zhí)行的工藝，而且一旦設(shè)計(jì)成功，它的可靠性比較高。但是隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)理論在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的一些缺陷也日益突出，嚴(yán)重影響著機(jī)械設(shè)計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用。它的局限性體現(xiàn)在以下方面：首先是設(shè)計(jì)方案過早確定，而且完全是憑借設(shè)計(jì)者的直接經(jīng)驗(yàn)和間接經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行，設(shè)計(jì)創(chuàng)新性不強(qiáng)，得到的方案不是最優(yōu)方案；第二是零部件的設(shè)計(jì)很多只作類比設(shè)計(jì)，與實(shí)際工況相差較大；最后采用手工計(jì)算、繪圖、設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性差、工作周期長(zhǎng)、效率低。

二、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r

1.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)已成為一門新的知識(shí)體系

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，給機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造帶來了一系列的變革?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)雖然有了計(jì)算機(jī)的輔助，但是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)還是以傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的，是在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的發(fā)展和提高，是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)不足的改進(jìn)與改良?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)更注重了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念的更新，只有創(chuàng)新思維，才能有新的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮產(chǎn)品自身的性能，還要充分考慮系統(tǒng)和環(huán)境的影響。而且在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)能為機(jī)械設(shè)計(jì)提供全新的感覺，可以在計(jì)算機(jī)上模擬設(shè)計(jì)產(chǎn)品的特點(diǎn)、性能和進(jìn)行改進(jìn)；還可以完成各種試驗(yàn)和測(cè)試，極大地方便了設(shè)計(jì)的檢測(cè)。使設(shè)計(jì)成為一門新的知識(shí)體系。

2.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特征

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)并不是一個(gè)單純的機(jī)械設(shè)計(jì)的概念，它是各學(xué)科知識(shí)的交叉滲透，由于學(xué)科理論的交叉整合，使它的基礎(chǔ)理論知識(shí)更加深化、擴(kuò)展；它由傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的靜態(tài)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)的技術(shù)也已有最初的人工的手段發(fā)展到由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品本身也出現(xiàn)了重大的變化，由傳統(tǒng)的機(jī)械特性發(fā)展到機(jī)電一體化、智能化的特點(diǎn)?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了人—機(jī)—環(huán)境的和諧統(tǒng)一發(fā)展，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)必須全面考慮、綜合平衡、妥善處理系統(tǒng)的各種問題?？梢圆捎没诠δ茉淼臋C(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)、產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)和基于環(huán)保理念的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方法。機(jī)械學(xué)理論和方法及計(jì)算機(jī)輔助分析的不斷發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)和工作能力的設(shè)計(jì)等關(guān)鍵性的問題能做出很好的處理，一系列新型的設(shè)計(jì)方法和工藝正在形成。

3.可靠性和優(yōu)化設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，用來提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵性指標(biāo)是設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可靠性?？煽啃栽O(shè)計(jì)也稱概率設(shè)計(jì)，它是將常規(guī)設(shè)計(jì)中視為常量的設(shè)計(jì)參數(shù)如實(shí)地作為隨機(jī)變量來看待，把數(shù)學(xué)中的概率統(tǒng)計(jì)理論應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中來，按照機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)用的定量的可靠程度來設(shè)計(jì)它們?？煽啃栽O(shè)計(jì)是綜合多種學(xué)科的新興設(shè)計(jì)方法，它通過研究全壽命周期內(nèi)質(zhì)量指標(biāo)的變化規(guī)律，對(duì)零部件和整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性的設(shè)計(jì)。全壽命周期包括產(chǎn)品的規(guī)劃、制造、使用、甚至報(bào)廢、回收等各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)領(lǐng)域，這一設(shè)計(jì)理念從根本上顛覆了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)由于采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果，與之相配套的出現(xiàn)了產(chǎn)品的優(yōu)化理論，而優(yōu)化理論和方法已由最初地憑借人的直覺和邏輯思維的人類智能優(yōu)化階段發(fā)展到了面向產(chǎn)品的全系統(tǒng)、全過程、全性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)階段。這種設(shè)計(jì)綜合了各種設(shè)計(jì)信息，能清晰地了解設(shè)計(jì)的意圖，實(shí)現(xiàn)了極高的設(shè)計(jì)效率。那如何充分利用這個(gè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出更符合時(shí)代要求的機(jī)械產(chǎn)品，提高其國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力是對(duì)設(shè)計(jì)工作者提出的新的挑戰(zhàn)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程就是一個(gè)優(yōu)化的過程。產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容非常廣泛，它由一個(gè)從宏觀到微觀，從全部到局部，從總體方案到零部件設(shè)計(jì)的優(yōu)化過程，具體地說可分為參數(shù)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和總體方案優(yōu)化三個(gè)層次。機(jī)械設(shè)計(jì)者只有依據(jù)這三個(gè)層次，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能取得較好的設(shè)計(jì)效果。

第5篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：起重機(jī)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；目標(biāo)；方向

中圖分類號(hào)：TH2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著全球工業(yè)的快速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，起重機(jī)在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中的應(yīng)用越來越廣，作用越來越大，同時(shí)，對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高，因此起重機(jī)設(shè)計(jì)越來越引起企業(yè)的重視。市場(chǎng)的活躍性給起重機(jī)的設(shè)計(jì)提供了更高層次的生產(chǎn)要求，起重機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)已經(jīng)成為各企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)能力的最主要手段和途徑。

1、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目標(biāo)

首先，對(duì)于起重機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算來說，使其能夠更加的簡(jiǎn)單，同時(shí)要提高效率。起重機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，將結(jié)構(gòu)計(jì)算和機(jī)構(gòu)計(jì)算相結(jié)合起來。對(duì)于機(jī)構(gòu)計(jì)算，其包括的內(nèi)容非常多，主要是起升、運(yùn)行、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮等，同時(shí)也包括對(duì)齒輪、卷筒、軸、車輪、滑輪、鋼絲繩、電機(jī)、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器等大量的零部件的計(jì)算。并且對(duì)于起重機(jī)結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、以及零部件的計(jì)算都會(huì)使用同一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)人員在對(duì)起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般會(huì)相對(duì)的依賴相關(guān)的手冊(cè)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的時(shí)候有時(shí)會(huì)人工進(jìn)行，從而大大降低設(shè)計(jì)的效率。所以，對(duì)于新的起重機(jī)設(shè)計(jì)，需要引進(jìn)和應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)和方法，計(jì)算起來更加的方便，從而大大提高設(shè)計(jì)的效率。

其次，使得產(chǎn)品的性能提高，從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化、智能化和集成化。對(duì)于起重機(jī)的更新和發(fā)展，主要是受到兩方面的因素，即電氣傳動(dòng)和控制的改進(jìn)。因此可以結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)，從而使得這兩個(gè)方面被引進(jìn)先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜通訊技術(shù)、液壓技術(shù)、和模糊控制技術(shù),進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和半自動(dòng)化，隨著社會(huì)的發(fā)展，新的這種技術(shù)才能夠更好的適應(yīng)時(shí)代的變化，同時(shí)提供更多的方便。到目前為止，許多高效的起重機(jī)在電氣控制系統(tǒng)上都實(shí)現(xiàn)了全電子數(shù)字化,這種技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)設(shè)置的數(shù)字化，其能夠?qū)?shù)據(jù)管理系統(tǒng)和操作進(jìn)行故障診斷和給定檢測(cè)，主要依靠的是可編程序進(jìn)行。同時(shí)，數(shù)字控制信息系統(tǒng)，能夠傳遞起重機(jī)的信息，控制動(dòng)力，將自動(dòng)化水平在很大程度上得到提高。新的起重機(jī)設(shè)計(jì)主要是發(fā)展控制和電氣傳動(dòng)，使得起重機(jī)在技術(shù)上的操作更具調(diào)速和靜動(dòng)的特性,使其能夠達(dá)到智能化發(fā)展的目的。

第三，使得起重機(jī)的生產(chǎn)成本得到很大的降低。進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新的時(shí)候，需要考慮經(jīng)濟(jì)和成本的因素，在最大程度上大大資源合理配置，也就是常說的目標(biāo)成本管理。目標(biāo)成本管理就是保證企業(yè)預(yù)算的前提下，根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo),對(duì)于成本預(yù)測(cè)、成本決策、測(cè)定目標(biāo)成本進(jìn)行分解、分析、考核和評(píng)定。對(duì)其起重機(jī)來說，產(chǎn)品成本的百分之八十五都是在設(shè)計(jì)階段確定，所以對(duì)于設(shè)計(jì)人員的挑戰(zhàn)也是非常大的，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，要嚴(yán)格的控制成本，然后根據(jù)成本的預(yù)算，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)保證質(zhì)量，同時(shí)達(dá)到降低成本的要求。所以成本管理直接影響著成本的控制情況。

第四，使起重機(jī)產(chǎn)品能夠不斷滿足用戶的需求

進(jìn)行起重機(jī)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新的主要原因是因?yàn)橛脩粼诂F(xiàn)代化工業(yè)高速發(fā)展中對(duì)于機(jī)械硬件和軟件的要求是越來越高?？萍嫉陌l(fā)展，促使起重機(jī)發(fā)展，才能更好的適應(yīng)市場(chǎng)的需求，所以對(duì)起重機(jī)不斷的進(jìn)行升級(jí)和更新。也加大了設(shè)計(jì)人員的難度，進(jìn)行起重機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要保證起重機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量、價(jià)格、功能、外型、交貨期等方面都要滿足用戶的的需求。

2、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

2.1、設(shè)計(jì)效率不高、通用性不強(qiáng)

國(guó)內(nèi)起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)仍然處在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)手段不完善，與先進(jìn)技術(shù)結(jié)合有限。近年來，隨著先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的引進(jìn)，國(guó)內(nèi)的企業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，產(chǎn)品的整體性能得到提高，龍頭企業(yè)也在不斷向大規(guī)模、系列化方向發(fā)展，但國(guó)內(nèi)的起重機(jī)企業(yè)在設(shè)計(jì)技術(shù)水平上與國(guó)外的生產(chǎn)企業(yè)還有一定的差距。

2.2、生產(chǎn)技術(shù)缺乏、生產(chǎn)水平不高

國(guó)內(nèi)的一般企業(yè)在生產(chǎn)起重機(jī)的過程中，設(shè)計(jì)手段單一，在有相近功能起重機(jī)需求是，一般不做計(jì)算，而是做類比放大，這就導(dǎo)致了截面尺寸越變?cè)酱?，使得起重機(jī)的質(zhì)量、大車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、相關(guān)配套基礎(chǔ)設(shè)備投資增大，必然造成浪費(fèi)。

2.3、CAE技術(shù)普及率不高

各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)手段過渡到CAE設(shè)計(jì)技術(shù)手段，使用計(jì)算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜的工程和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能等。但是國(guó)內(nèi)對(duì)CAE技術(shù)和方法的研究和應(yīng)用比較落后，推廣的較慢，應(yīng)用的較淺顯。

3、主要研究?jī)?nèi)容和方向

3.1、創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要對(duì)起重機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新，主要是對(duì)傳統(tǒng)的型式、結(jié)構(gòu)和功能方面進(jìn)行，對(duì)于這些情況，主要是注意對(duì)新材料、新工藝、新的傳動(dòng)裝置進(jìn)行研究，然后對(duì)于不同的各個(gè)方案進(jìn)行優(yōu)化選擇、分解和組合，從而不斷推出新的創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果。

3.2、降低成本設(shè)計(jì)

進(jìn)行起重機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要采用面向成本設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合成本估算的技術(shù)，這樣可以大大的使成本降低。在這個(gè)過程中重點(diǎn)關(guān)注的是對(duì)成本結(jié)構(gòu)分析和價(jià)值過程分析的技術(shù)，同時(shí)也要構(gòu)建專用知識(shí)庫(kù)和成本數(shù)據(jù)庫(kù)，其目的是為了對(duì)估算的成本進(jìn)行準(zhǔn)確的估算。通過調(diào)整各設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段的成本控制。

創(chuàng)新的定義絕非是用高成本去發(fā)明新的零部件，利用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)外協(xié)件和外購(gòu)件進(jìn)行組合，也是創(chuàng)新的另一種形式表現(xiàn)。

3.3、快速設(shè)計(jì)技術(shù)

極短交貨期的市場(chǎng)需求就是要開展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同(異地)設(shè)計(jì)技術(shù)，進(jìn)行工程研究，從而使得產(chǎn)品的開發(fā)周期大大縮短。進(jìn)行技術(shù)的快速設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容很多，即系列化模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)、人工智能技術(shù)、產(chǎn)品專家設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)和虛擬制造技術(shù)。

3.4、仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)

在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中一個(gè)非常重要得部分是建模及仿真軟件，對(duì)創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行可觀化研究,同時(shí)在仿真系統(tǒng)引入專家系統(tǒng)模糊決策和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，對(duì)于形成一個(gè)高效的、智能的起重機(jī)仿真系統(tǒng)有很大的幫助。研究虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)，會(huì)使得起重機(jī)的仿真技術(shù)進(jìn)入一個(gè)更加真實(shí)方便的輸入輸出系統(tǒng),能夠?qū)τ诟鞣N方案進(jìn)行快速的評(píng)價(jià)和決策。

3.5、智能設(shè)計(jì)技術(shù)研究

對(duì)起重機(jī)進(jìn)行智能CAD(CIAD)技術(shù)和人機(jī)智能化設(shè)計(jì)，能夠使得面向CIMS的智能設(shè)計(jì)走向智能設(shè)計(jì)的高級(jí)階段。在智能設(shè)計(jì)技術(shù)中涉及的內(nèi)容也是非常的廣泛，包括原理方案智能設(shè)計(jì);協(xié)同求解;基于實(shí)例的推理;知識(shí)獲取、表達(dá)和利用等技術(shù)。

3.6、廣義優(yōu)化和全過程優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

對(duì)起重機(jī)進(jìn)行廣義的優(yōu)化和全過程的優(yōu)化，能夠使得人們對(duì)過程中的模型的建立、處理進(jìn)行整體的優(yōu)化，一直到結(jié)果的顯示。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的一般性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用不斷的進(jìn)行完善，趨于成熟，其已經(jīng)從普通的連續(xù)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)、混合離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì),已發(fā)展到隨機(jī)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)(可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì))、模糊變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì),單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)已發(fā)展到多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于起重機(jī)中的優(yōu)化方法及其應(yīng)用程序的編制已經(jīng)滿足不了市場(chǎng)的需求，必須對(duì)其進(jìn)行全局的優(yōu)化，優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要發(fā)展方向是進(jìn)行廣義的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其涉及的內(nèi)容也是非常的廣泛，包括工程優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的自動(dòng)建模技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的前處理與后處理、優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)價(jià)等。

結(jié)束語

科技進(jìn)步對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)起很大的促進(jìn)作用，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為起重機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了新的手段，開辟了新的創(chuàng)新領(lǐng)域。隨著科技的進(jìn)步，起重機(jī)的激光測(cè)距、激光防撞功能也得以實(shí)現(xiàn)。將先進(jìn)的科技應(yīng)用到起重機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，同時(shí)也要善于歸納總結(jié)，將之形成一定的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，推廣至每一位設(shè)計(jì)人員，尤其是新進(jìn)設(shè)計(jì)人員中。提高我們的整體創(chuàng)新能力，優(yōu)化我們的設(shè)計(jì)，提高原有產(chǎn)品的性能、質(zhì)量，使產(chǎn)品有個(gè)性、有市場(chǎng)，開發(fā)出新的產(chǎn)品類型，開拓新的市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]康,鄒勝.起重機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)展望[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2007,02:1-4.

第6篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

[關(guān)鍵詞]機(jī)械設(shè)計(jì)；技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）36-0103-01

機(jī)械設(shè)計(jì)是決定機(jī)械性能的最主要的因素，是機(jī)械工程的重要組成部分，設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量可以直接關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量性能、研究周期和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益等。主要根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和方法、形狀尺寸等進(jìn)行構(gòu)思并進(jìn)行分析和計(jì)算，將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以人為制造依據(jù)的工作過程。根據(jù)德國(guó)工程師協(xié)會(huì)文件VDI2225的調(diào)查分析，產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本決定了產(chǎn)品制造成本的75%到80%左右，但是僅僅占了產(chǎn)品成本的5% 到7%。

1.常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用

目前各大專院校所使用的《機(jī)械設(shè)計(jì)》及《機(jī)械原理》教材是學(xué)習(xí)、應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)，主要講述的是常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)。

1.1 理論設(shè)計(jì)

理論設(shè)計(jì)是指根據(jù)長(zhǎng)期總結(jié)出來的設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。下面以簡(jiǎn)單受拉桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)為例來討論理論設(shè)計(jì)的概念。桿件必須的橫截面積可以利用公式直接求解，也可以按其它方法先初步設(shè)計(jì)桿件的橫截面尺之后再用強(qiáng)度計(jì)算公式去校核。由于實(shí)際情況復(fù)雜多變，必須根據(jù)實(shí)際需要來選擇合適的安全系數(shù)，才能保證安全性。

1.2 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指根據(jù)設(shè)計(jì)者個(gè)人的工作經(jīng)驗(yàn)用類比的辦法，或根據(jù)對(duì)某類零件已有的設(shè)計(jì)與使用實(shí)踐而歸納出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)常用于那些像機(jī)架、箱體、傳動(dòng)零件的各結(jié)構(gòu)要素等結(jié)構(gòu)形狀己典型化而使用要求不大變動(dòng)的零件。隨著設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技術(shù)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，產(chǎn)品更新發(fā)展速度加快，技術(shù)含量不斷提高，經(jīng)驗(yàn)類比的設(shè)計(jì)方法已不能滿足市場(chǎng)需要。

1.3 模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)適用于一些結(jié)構(gòu)很復(fù)雜而尺寸又巨大的重要零件，尤其是一些重型整體機(jī)械零件，可以有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。即把初步設(shè)計(jì)的零、部件或機(jī)器做成小模型或小尺寸樣機(jī)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的手段對(duì)其各方面的特性進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行逐步的修改直至達(dá)到完善。由于這個(gè)設(shè)計(jì)方法昂貴、費(fèi)時(shí)，因此一般用于特別重要的設(shè)計(jì)中。

2.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用

2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)可以成功地解決解析法等其他方法難以解決的復(fù)雜問題，它是建立在數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算出一切可能的方案，并在一切可能的方案中尋求最優(yōu)方案，使期望的指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方法。

2.2 有限元設(shè)計(jì)

有限元分析技術(shù)是20世紀(jì)60年展起來的新的數(shù)值計(jì)算方法，是最重要的工程分析之一，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元設(shè)計(jì)在各個(gè)工程領(lǐng)域中不斷得到深入的應(yīng)用。有限元法的基本思想是將結(jié)構(gòu)離散化并用有限個(gè)容易分析的單元來表示，通過有限個(gè)節(jié)點(diǎn)來連接各個(gè)單元，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件綜合求解。由于節(jié)點(diǎn)的數(shù)目也是有限的，單元的數(shù)目是有限的，所以稱為有限元法。這種方法只要改變單元的數(shù)目，靈活性很大，就可以使解的精確度改變，得到與真實(shí)情況無限接近的解。

2.3 可靠性設(shè)計(jì)

可靠性設(shè)計(jì)從20世紀(jì)60年代以來逐漸進(jìn)入機(jī)械工程領(lǐng)域，是近幾十年發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力稱為零件的可靠性設(shè)計(jì)。將常規(guī)設(shè)計(jì)方法中所涉及的設(shè)計(jì)變量如材料強(qiáng)度、疲勞壽命、尺寸、應(yīng)力等，看成服從某種分布的隨機(jī)變量是可靠性設(shè)計(jì)的主要特征。然后根據(jù)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)要求，用概率統(tǒng)計(jì)的方法得出零部件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和尺寸。

3.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)與常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)系

3.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析的定量化

常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)只能對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件或整機(jī)進(jìn)行類比或定性的估算?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)引入了邊界元及有限元方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)任何產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的定量化分析。

3.2 產(chǎn)品工況分析的動(dòng)態(tài)化

常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的工作狀況僅限于動(dòng)態(tài)的估算和靜態(tài)的計(jì)算。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法可以同時(shí)利用實(shí)際工況相符的數(shù)學(xué)模型與理論和測(cè)試數(shù)據(jù)建造，在通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)出產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能和改進(jìn)效果。

3.3 產(chǎn)品質(zhì)量分析的可靠性化

常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)中采用的安全系數(shù)法僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)，不能定量給出產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性預(yù)測(cè)。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的可靠性設(shè)計(jì)法基于概率論建造模型并進(jìn)行分析計(jì)算，把零部件或整機(jī)的各種具有離散性的性能參數(shù)均視為隨機(jī)變量，從而定量的做出產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性預(yù)測(cè)。

3.4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)果的最優(yōu)化

常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)比較依賴設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，主要通過近似系數(shù)、經(jīng)驗(yàn)公式或類比等方法進(jìn)行校核、設(shè)計(jì)。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的優(yōu)化設(shè)計(jì)法是根據(jù)產(chǎn)品的性能要求和設(shè)計(jì)目標(biāo)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論，通過計(jì)算機(jī)求得最優(yōu)化結(jié)果。

3.5 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的高效化和自動(dòng)化

常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)在設(shè)計(jì)過程中雖然重復(fù)性高，但是設(shè)計(jì)方案卻不一定最優(yōu)。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中均是教會(huì)計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)去完成，從而為實(shí)現(xiàn)制造的自動(dòng)化做好了準(zhǔn)備，并且實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程的高效化和自動(dòng)化。

4.現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)系及比較

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是相關(guān)科學(xué)技術(shù)綜介應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的延伸與發(fā)展，它使常規(guī)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)也稱常規(guī)設(shè)計(jì)，是一種以低壓控制和強(qiáng)度為中心的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、安全系數(shù)設(shè)計(jì)、類比設(shè)計(jì)。而現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法則在注重產(chǎn)品整體功能基礎(chǔ)上，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具的一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造性，這種設(shè)計(jì)小但可以大大提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量、精度和效率，而且可以將產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、可靠性統(tǒng)一起來，從而高效率、高水平地設(shè)計(jì)出市場(chǎng)歡迎、性能優(yōu)良、效益顯著的新型產(chǎn)品。

從常規(guī)設(shè)計(jì)方法到現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法有以下轉(zhuǎn)變：從靜態(tài)分析道動(dòng)態(tài)分析，從定性分析道定量分析，從安全性設(shè)計(jì)向優(yōu)化設(shè)計(jì)，從手工計(jì)算向自動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算等轉(zhuǎn)變。

5.機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

具體來說現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要有：第一，設(shè)計(jì)中的快速響應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)策略將代替產(chǎn)品質(zhì)量成本第一的競(jìng)爭(zhēng)策略。第二，設(shè)計(jì)將從滿足產(chǎn)品功能屬性向同時(shí)滿足環(huán)境與生態(tài)屬性發(fā)展。第三，設(shè)計(jì)將從需求的同時(shí)面向經(jīng)營(yíng)管理和制造發(fā)展。第四，設(shè)計(jì)將從傳統(tǒng)的串行向協(xié)同工作方式、并行工作模式發(fā)展。第五，設(shè)計(jì)將激發(fā)主動(dòng)創(chuàng)造性，使人們從設(shè)計(jì)過程數(shù)字化中逐步確立主動(dòng)地位。順應(yīng)此趨勢(shì)，目前主要研究和應(yīng)用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)有：優(yōu)化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、可靠性設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、有限元設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、三次設(shè)計(jì)、價(jià)值工程設(shè)計(jì)、智能工程設(shè)計(jì)、反求工程設(shè)計(jì)、并行工程等。

第7篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

[關(guān)鍵詞]散裝物料；帶式輸送機(jī)；設(shè)計(jì)思路

中圖分類號(hào)：TQ015.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）27-0262-01

帶式輸送機(jī)的物料承載和傳輸承載是由撓性輸送帶來完成的，這種連續(xù)輸送設(shè)備的特點(diǎn)是可以在水平方向和傾斜幅度較小的方向上進(jìn)行散裝物料的輸送。其優(yōu)點(diǎn)是輸送應(yīng)用范圍較廣、機(jī)械的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能耗較小和維護(hù)保養(yǎng)方便，是一種經(jīng)濟(jì)適用型運(yùn)輸機(jī)械。小型帶式散狀物料輸送機(jī)被廣泛應(yīng)用到電力、冶金、化工和煤炭等行業(yè)，但隨著帶式輸送機(jī)正朝著提高運(yùn)輸速度和傳輸距離的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的輸送機(jī)設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求了。本文就以小型帶式散狀物料輸送機(jī)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用為例，對(duì)其在實(shí)際操作的問題上進(jìn)行分析，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。

一、小型帶式散狀物料輸送機(jī)的常見問題及解決方法

（一）小型帶式散狀物料輸送機(jī)的跑偏問題

輸送帶跑偏是帶式輸送機(jī)遇到的故障中最常見的一種，其主要是由于設(shè)備的質(zhì)量原因引起的。在設(shè)備的制造環(huán)節(jié)、安裝過程中以及后期的維護(hù)保養(yǎng)過程中都會(huì)造成跑偏問題，具體問題有以下幾點(diǎn)：

1、輸送帶的滾筒圓柱度問題，當(dāng)制造安裝的環(huán)節(jié)中出現(xiàn)誤差且誤差超過允許范圍的時(shí)候，輸送帶兩側(cè)受到不均衡的受力作用，會(huì)使輸送帶向受力較小的一側(cè)跑偏。要解決這類問題，就必須對(duì)輸送帶的滾筒設(shè)計(jì)、制造和安裝進(jìn)行精密控制。

2、托輥組合輸送機(jī)的機(jī)架沒有嚴(yán)格要求進(jìn)行垂直組裝或者輸送機(jī)的機(jī)架安裝誤差較大，就會(huì)讓輸送帶兩側(cè)受到的阻力產(chǎn)生較大差異，最終也會(huì)出現(xiàn)輸送帶跑偏的問題。在實(shí)際操作中，遇到這類問題的常用補(bǔ)救措施有：調(diào)整托輥的高度使中間的棍子與輸送帶面平行；將托輥安裝孔設(shè)計(jì)長(zhǎng)孔，方便進(jìn)行人工調(diào)整，在操作中遇到跑偏問題時(shí)，輸送帶向哪邊跑偏，就將對(duì)應(yīng)那側(cè)的托輥組向前方移動(dòng)一點(diǎn)；當(dāng)帶式運(yùn)輸機(jī)的長(zhǎng)度較短時(shí)，可以對(duì)其增加調(diào)心托輥組，利用立輥的橫向推動(dòng)作用力讓輸送帶能夠自動(dòng)進(jìn)行向心調(diào)整從而糾正跑偏的目的。

3、散裝物料對(duì)輸送帶的承載部分產(chǎn)生橫向沖擊力或散裝物料的分布不合理導(dǎo)致輸送帶在操作過程中受到偏心力的作用而出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。因此在傳輸過程中，需要考慮到上位給料設(shè)備和輸送帶之間的高度差距，然后合理分配散裝物料的位置，從而在傳送帶運(yùn)行過程中達(dá)到綜合受力均衡。另外要想讓物料合理分布并減少橫向沖擊力，就要對(duì)傳輸帶上的漏斗和導(dǎo)料槽等部件的分布和大小進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置。

4、當(dāng)有些特殊散裝物料的粘性過大時(shí)，在傳輸過程中會(huì)對(duì)輸送帶表面產(chǎn)生很多殘料垃圾，這些東西會(huì)粘在滾筒和托輥的表面上，一定量的積累之后會(huì)對(duì)輸送帶的運(yùn)行產(chǎn)生影響，從而出現(xiàn)傳輸帶跑偏。所以，在日常工作中，一定要輸送帶進(jìn)行定期清理，去掉粘附在輸送上的垃圾，保證輸送帶正常運(yùn)行。

（二）輸送過程中的物料撒落現(xiàn)象

小型帶式散狀物料輸送機(jī)容易在轉(zhuǎn)載點(diǎn)的落料斗和導(dǎo)料槽等地方出現(xiàn)撒料現(xiàn)象。當(dāng)輸送機(jī)的輸送量超載、導(dǎo)料槽的設(shè)計(jì)安裝不合理或損壞時(shí)，都會(huì)使運(yùn)行中的物料由于慣性沖出導(dǎo)料槽。這種情況的發(fā)生可以通過對(duì)輸送帶的運(yùn)輸重量進(jìn)行控制而得到改進(jìn)。

另外，當(dāng)輸送帶跑偏時(shí)，槽型承載托輥的兩邊的高度會(huì)不平衡，會(huì)導(dǎo)致物料從較低的一側(cè)撒落。這一問題可以在后面的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路中得到解決。

（三）輸送帶的損壞問題

輸送帶使用時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致其表皮脫落、側(cè)邊和接頭部分磨損嚴(yán)重和輸送帶縱向撕裂。這些損壞現(xiàn)象出現(xiàn)是由于輸送帶的長(zhǎng)期進(jìn)行超載運(yùn)行、沒有得到及時(shí)有效的修護(hù)、物料中尖銳物質(zhì)的損害以及輸送帶時(shí)常跑偏等問題引起的。

二、小型帶式散狀物料輸送機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

由上述輸送機(jī)出現(xiàn)的問題及原因探究可知，輸送機(jī)的問題可以分成兩大類：輸送機(jī)本身的制造、安裝質(zhì)量問題和物料的特殊性。這些問題導(dǎo)致輸送機(jī)不能長(zhǎng)期正常運(yùn)行，以下是針對(duì)這些問題提出的相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。

（一）對(duì)整個(gè)輸送機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路

小型帶式散狀物料輸送機(jī)進(jìn)行平穩(wěn)運(yùn)行的必要前提就是輸送機(jī)受到的張力穩(wěn)定均衡，一般常見的短距離輸送機(jī)的張緊裝置由螺旋完成，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，物料的質(zhì)量不是固定不變的，而且輸送帶在工作一段時(shí)間之后造成的磨損會(huì)讓其張力值不穩(wěn)定。因此，在對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對(duì)輸送機(jī)配備張緊滾筒和配種塊組合而成的張緊裝置，這樣就能夠保證其張力均衡從而使其運(yùn)行穩(wěn)定，而且能夠減少操作人員的工作量。

（二）對(duì)輸送機(jī)的滾筒進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

現(xiàn)代科學(xué)研究和大量的實(shí)際操作表明，當(dāng)法向載荷較大時(shí)，摩擦力和法向壓力的關(guān)系式非線性的，法向載荷越大，摩擦力增強(qiáng)的越快。對(duì)于輸送機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)這個(gè)科學(xué)理論，就是要確保輸送帶和傳動(dòng)滾筒的包角不變，減少兩者間的接觸面并增加其法向壓力從而提高其摩擦力。因此，具體的設(shè)計(jì)方法就是由帶式輸送機(jī)中的錐筒將兩個(gè)軸套連接在一起，每個(gè)軸套外各焊接一定數(shù)量的支撐筋，末端與扁鋼環(huán)焊接，最后在扁鋼環(huán)外側(cè)沿圓周均布焊接若干段等長(zhǎng)圓鋼。這種滾筒采用的鼓型結(jié)構(gòu)，對(duì)圓鋼焊接后再對(duì)中間進(jìn)行加工使其形成凸起裝。這種優(yōu)化后的圓筒結(jié)構(gòu)不僅是輸送機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生較大的摩擦驅(qū)動(dòng)力，而且還能對(duì)傳統(tǒng)輸送機(jī)的常見問題進(jìn)行優(yōu)化。例如：輸送機(jī)的粘料現(xiàn)象由于滾筒和輸送帶的接觸面積減少而得到改善，滾筒的鼓型結(jié)構(gòu)能夠讓輸送帶中間的張力大于兩側(cè)的張力就能有效減少輸送帶跑偏問題，另外，粘料現(xiàn)象和跑偏問題的減少能夠延長(zhǎng)輸送帶的使用壽命。

總結(jié)：

小型帶式散狀物料輸送機(jī)在不同行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是使用過程中會(huì)產(chǎn)生很多問題，為有效改善輸送機(jī)的使用效率，就必須從機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造和安裝及維護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。本文主要對(duì)輸送機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)和滾筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，希望其在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)揮更好的作用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 羅建平，張德文，丁敏，謝文寧.帶式輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)分析[J]. 港口裝卸，2013，06：1-4.

第8篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

論文摘　要：圍繞“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的要求，以提高機(jī)械專業(yè)高校畢業(yè)生的社會(huì)適應(yīng)性為培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的特點(diǎn)，從教學(xué)計(jì)劃的修訂、課程體系的設(shè)置、教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變以及工程素養(yǎng)的鍛煉等方面對(duì)卓越機(jī)械工程師人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了研究與探索。

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì)上對(duì)人才的需求產(chǎn)生了很大變化，用人單位對(duì)高校畢業(yè)生的社會(huì)適應(yīng)性提出了越來越高的要求，更加強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。所以為了順應(yīng)國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，適應(yīng)國(guó)家工業(yè)、企業(yè)需求，增強(qiáng)我國(guó)核心競(jìng)爭(zhēng)力，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家、走新型工業(yè)化道路，2010年6月23日，教育部在天津召開“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”啟動(dòng)會(huì)，聯(lián)合有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)會(huì)，共同實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，主要目的就在于培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，目前教育部已經(jīng)批準(zhǔn)61所高校為第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施高校。

對(duì)于機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)生而言，不僅要培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力、思維開創(chuàng)性和創(chuàng)新性等能力。所以“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”明確要求行業(yè)和企業(yè)必須要深度參與人才的培養(yǎng)過程，學(xué)校也要按照機(jī)械行業(yè)的通用標(biāo)準(zhǔn)來培養(yǎng)工程人才，同時(shí)要注重培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，以提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和社會(huì)適應(yīng)性。在機(jī)械工程專業(yè)的培養(yǎng)方案與計(jì)劃中，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程毫無疑問是與工程實(shí)際與工程應(yīng)用聯(lián)系最為緊密的課程，也是將來對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生工程應(yīng)用能力和社會(huì)適應(yīng)性影響最大的主干課程，課程包括材料力學(xué)、工程力學(xué)、有限元分析、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)與理論、機(jī)械結(jié)構(gòu)測(cè)試與分析等，這類課程不僅是機(jī)械工程專業(yè)本科生與研究生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課和學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與工程技術(shù)的重要組成部分，更是非常重要的培養(yǎng)學(xué)生科研水平與實(shí)踐應(yīng)用能力的系列課程。課程的培養(yǎng)方案、教學(xué)計(jì)劃以及教學(xué)方式嚴(yán)重影響機(jī)械專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，也直接影響機(jī)械專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的成敗與實(shí)施效果。

1　利用教學(xué)計(jì)劃修訂的契機(jī)完善課程體系的設(shè)置

培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃是高校根據(jù)不同層次不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格所制定的實(shí)施人才培養(yǎng)活動(dòng)的具體方案，一般包括課程體系、教學(xué)計(jì)劃、課程教學(xué)大綱等，其核心是課程體系。高校在編制或修訂機(jī)械工程專業(yè)的培養(yǎng)方案時(shí)，在課程體系的設(shè)計(jì)上，要針對(duì)社會(huì)對(duì)機(jī)械專業(yè)人才的需求，面向行業(yè)、企業(yè)和現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活，既要注重傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論的夯實(shí)和前沿專業(yè)科技的發(fā)展，又要注重學(xué)科與課程的系統(tǒng)性和專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)踐性，還要圍繞企業(yè)的需求和市場(chǎng)的變化，始終保持對(duì)市場(chǎng)和企業(yè)的高敏感度，強(qiáng)調(diào)企業(yè)對(duì)學(xué)生具備的職業(yè)能力的要求，突出社會(huì)對(duì)學(xué)生具備的基本素質(zhì)的培育。所以新的機(jī)械專業(yè)課程體系，需要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的設(shè)置與安排，作較大的調(diào)整，增加開設(shè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析、有限元分析、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)的測(cè)試分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)類的重要課程，以保證學(xué)生接受到系統(tǒng)全面的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方面的理論和方法，掌握最新的測(cè)試技術(shù)與分析手段，使學(xué)生在畢業(yè)后的短時(shí)間內(nèi)，就能夠獨(dú)當(dāng)一面地運(yùn)用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算、測(cè)試手段解決企業(yè)面臨的具體工程?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)的技術(shù)和方法對(duì)學(xué)生的實(shí)踐性和動(dòng)手能力要求較高，所以還要增加實(shí)踐教學(xué)所占學(xué)時(shí)的比例，安排足夠的時(shí)間或較多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生接觸到社會(huì)或企業(yè)，以加強(qiáng)專業(yè)技能技巧的實(shí)際訓(xùn)練（即職業(yè)訓(xùn)練），培養(yǎng)動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高實(shí)際工作能力，以便一進(jìn)入社會(huì)就能很快上手，縮短適應(yīng)時(shí)間。

2　利用研究型教學(xué)的機(jī)會(huì)改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方式

研究型教學(xué)是教師在教學(xué)過程中通過優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，建立一種基于研究探索的學(xué)習(xí)模式。研究型教學(xué)模式將學(xué)習(xí)、研究、實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生能創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)和能力，在主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐的研究過程中，自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題的一種教學(xué)模式。在研究型教學(xué)中，教師的職能將由“教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)”。課堂教學(xué)方面，由傳統(tǒng)的單向灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)互動(dòng)式，要引導(dǎo)學(xué)生自主探究和體驗(yàn)新知識(shí)；課外教學(xué)方面，將教學(xué)與實(shí)際結(jié)合起來，通過親身實(shí)踐，擴(kuò)大知識(shí)視野，獲得科學(xué)研究的基本訓(xùn)練和研究技能。

機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程研究型教學(xué)的關(guān)鍵是圍繞“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)和要求，培養(yǎng)具有較強(qiáng)的工程素養(yǎng)、工程應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的機(jī)械工程師。所以在理論教學(xué)過程中，一方面保證理論體系的完整性；另一方面要提高多媒體課件的質(zhì)量，課件中要增加具體的工程實(shí)例，注重引導(dǎo)學(xué)生注意身邊的工程問題，鼓勵(lì)學(xué)生參與提煉工程主題，并將教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容提煉成具體的工程主題，引導(dǎo)學(xué)展開課堂討論，并根據(jù)所學(xué)的知識(shí)提出解決問題的方法，這樣可以將抽象的理論與具體的工程背景結(jié)合，使抽象的工程問題變得豐滿有趣，從而強(qiáng)化學(xué)生的工程概念與背景。在實(shí)踐教學(xué)過程中，要想方設(shè)法創(chuàng)造條件和機(jī)會(huì)讓本科生走進(jìn)企業(yè)，讓碩士生進(jìn)入研究生工作站。目前第一批參與“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的高校普遍提出校企聯(lián)合培養(yǎng)工程技術(shù)人才的模式，讓學(xué)生有半年以上的時(shí)間在企業(yè)實(shí)習(xí)或參加社會(huì)實(shí)踐，學(xué)生在企業(yè)的學(xué)習(xí)任務(wù)主要是培養(yǎng)他們的工程實(shí)踐能力，養(yǎng)成工程創(chuàng)新的意識(shí)。在企業(yè)學(xué)習(xí)階段安排的教學(xué)環(huán)節(jié)包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、部分基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，甚至還可以讓學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行1周至3個(gè)月的中短期課程學(xué)習(xí)或者工程實(shí)踐。這種校企合作培養(yǎng)的做法基本與歐洲應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的培養(yǎng)模式相似，可以使畢業(yè)生將來能夠很快的適應(yīng)社會(huì)、適應(yīng)工作崗位，從而減少畢業(yè)后重新培訓(xùn)與學(xué)習(xí)的時(shí)間，縮短適應(yīng)周期。

3　利用參與項(xiàng)目的機(jī)會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的工程背景與素養(yǎng)

目前很多機(jī)械專業(yè)畢業(yè)生進(jìn)入工作單位，都需要較長(zhǎng)時(shí)間的重新學(xué)習(xí)與適應(yīng)，才能具備基本的工程素養(yǎng)與概念，還要再經(jīng)過更長(zhǎng)時(shí)間的鍛煉才能具有現(xiàn)代設(shè)計(jì)的科研能力與水平，才能獨(dú)立開展科學(xué)研究和解決具體的工程實(shí)際問題。這個(gè)過程往往需要2～5年的時(shí)間，使得企業(yè)既浪費(fèi)人力又浪費(fèi)財(cái)力。造成如此現(xiàn)狀的原因主要在于學(xué)生參與的項(xiàng)目或課題很少，不能真正將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于解決具體的工程問題，所以在學(xué)校學(xué)習(xí)階段，需要注重讓學(xué)生參加項(xiàng)目或課題的鍛煉。

學(xué)生可以參與項(xiàng)目是廣義的、多種多樣的，可以是老師所研究縱向和橫向項(xiàng)目的子課題，可以是學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)與論文，可以是教學(xué)過程中提煉出來的工程實(shí)例，也可以是學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)或?qū)嵺`中發(fā)現(xiàn)的工程問題，還可以是生活中與專業(yè)知識(shí)有關(guān)的現(xiàn)象，甚至可以參與博碩士研究生的研究課題等等。很多大學(xué)正在實(shí)施的“研本1+1引領(lǐng)計(jì)劃”，就是研究生根據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)、研究方向和經(jīng)歷對(duì)本科生進(jìn)行一對(duì)一的引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本科生在科技創(chuàng)新和社會(huì)實(shí)踐的引導(dǎo)。

針對(duì)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)階段，通過自主選題或?qū)熋}的方式布置與工程實(shí)際相關(guān)的一系列項(xiàng)目，把學(xué)生分成若干小組，以組建學(xué)習(xí)小組的形式讓學(xué)生共同進(jìn)行課題的研究，每一小組承擔(dān)相關(guān)的子課題。在教師和研究生的指導(dǎo)下，各小組的學(xué)生經(jīng)過文獻(xiàn)資料的查閱、研究方案的討論、導(dǎo)師的定期輔導(dǎo)、學(xué)生做演示文稿匯報(bào)等過程后，獨(dú)立或半獨(dú)立地進(jìn)行理論分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、仿真計(jì)算以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后撰寫課題研究報(bào)告并總結(jié)研究的方法與成果，從而系統(tǒng)全面地完成課題的研究工作并以成果的形式予以展現(xiàn)。這一培養(yǎng)過程的顯著特點(diǎn)是將學(xué)生的選擇項(xiàng)目與工程應(yīng)用、生產(chǎn)實(shí)際、日常生活緊密接軌，不但能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與解決問題的能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生的“團(tuán)隊(duì)意識(shí)”與交流合作的素質(zhì)。最為重要的是，可以通過具體的工程課題，讓學(xué)生得到完整與系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，這也是“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的核心。

4　利用大學(xué)生第二課堂培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力

大學(xué)生第二課堂是培養(yǎng)“卓越工程師”的主陣地，也是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力的主課堂，對(duì)拓展學(xué)生的綜合素質(zhì)起到非常重要的作用。學(xué)生可以選擇參加科技競(jìng)賽、、參加講座、申報(bào)專利、參加科研課題等多種方式來鍛煉自己。

對(duì)于機(jī)械專業(yè)學(xué)生來說，組織他們參加各種職業(yè)資格考試，例如見習(xí)工程師培訓(xùn)與考試，可以使學(xué)生掌握現(xiàn)代的設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)與研究方法，增加相關(guān)行業(yè)的基本知識(shí)與技能；支持他們參與各級(jí)各類的競(jìng)賽活動(dòng)，如“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)的大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽、全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽、英語演講比賽等各級(jí)各類競(jìng)賽，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生潛能，展示學(xué)生的才能；鼓勵(lì)他們走進(jìn)開放的工程力學(xué)與現(xiàn)代測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生設(shè)計(jì)若干綜合性和研究型的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生使用使用測(cè)量設(shè)備與儀器的能力；吸引他們進(jìn)入研究生工作室和機(jī)械結(jié)構(gòu)分析研究中心，為學(xué)生提供有限元分析軟件、優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代的分析手段，使學(xué)生掌握先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)與分析方法；最后，讓學(xué)生參加教師與研究生的項(xiàng)目與課題，提供他們走進(jìn)企業(yè)的機(jī)會(huì)，參加工程項(xiàng)目的測(cè)試、分析與優(yōu)化等綜合型的研究工作，從而增強(qiáng)學(xué)生的工程概念與意識(shí)，提高與鍛煉學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力，最終提高學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)性，成為合格的卓越機(jī)械工程師。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)范文

關(guān)鍵詞：撥叉 solidThinking Inspire 概念模型 拓?fù)?/p>

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（b）-0000-00

1引言

撥叉[1]應(yīng)用于拖拉機(jī)的變速箱的換擋機(jī)構(gòu)中。作為變速器的重要部件，撥叉不僅要有足夠的剛度、強(qiáng)度，還要有良好的可靠性。本文利用UG[2]建立了撥叉的三維模型，利用有限元軟件[3，4]對(duì)撥叉進(jìn)行了強(qiáng)度分析。利用solidThinking Inspire[5]工具建立了變速箱撥叉的拓?fù)淇臻g，得到整個(gè)拓?fù)涓拍钅Ｐ?，大大?jié)約了工程材料，為設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的理論依據(jù)。

2 變速箱撥叉強(qiáng)度分析

在UG中按設(shè)計(jì)圖紙尺寸對(duì)撥叉進(jìn)行了簡(jiǎn)化的三維建模，利用UG與ANSYS軟件的接口將所建立的撥叉三維模型導(dǎo)入ANSYS軟件中。

變速器撥叉的材料選用鑄鋼ZG310-570，屈服強(qiáng)度310MPa，抗拉強(qiáng)度570MPa，彈性模量為E=206Gpa，泊松比為0.3，對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 由于撥叉一端繞軸旋轉(zhuǎn)；撥叉兩側(cè)往復(fù)與齒輪面接觸受力，所以在有限元軟件中采用孔固定約束。撥叉叉爪兩側(cè)所承受的最大載荷為7KN，加載與撥叉爪兩側(cè)面上，方向?yàn)閭?cè)面的垂直方向。

對(duì)變速箱有限元模型進(jìn)行求解，得到變速箱撥叉的位移分布云圖和應(yīng)力分布云圖，如圖1和圖2所示。

有靜力分析結(jié)果可知，變速箱撥叉最大形變發(fā)生在兩個(gè)撥爪處，其大小為0.05957mm，滿足設(shè)計(jì)要求。最大應(yīng)力發(fā)生在兩個(gè)撥爪與基體的連接處，大小為106.798MPa，在鑄鋼的強(qiáng)度范圍之內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。所以變速箱撥叉強(qiáng)度存在較大富裕，具有輕量化的優(yōu)化空間。

3 變速器撥叉的拓?fù)鋬?yōu)化

將模型導(dǎo)入SolidThinking Inspire中。將中間部分定義為變速箱撥叉的設(shè)計(jì)空間，根據(jù)變速箱撥叉的實(shí)際工況，對(duì)孔進(jìn)行固定約束，定義相應(yīng)的載荷，將形狀約束設(shè)置為單向拔模對(duì)稱約束。

對(duì)模型進(jìn)行解算，解算后的模型如圖3所示。

將SolidThinking Inspire優(yōu)化后的概念雛形保存為stl文件，將其作為重建模型的參考。結(jié)合零件制造的工藝性要求，將stl文件導(dǎo)入到CAD軟件中進(jìn)行重建，圖4為重建的變速箱撥叉模型的高清渲染圖。

該結(jié)果表明新設(shè)計(jì)的變速器撥叉不但滿足性能要求，而且質(zhì)量減少了20%，實(shí)現(xiàn)模型優(yōu)化與工藝性的統(tǒng)一。該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法達(dá)到了降低零件制造成本的目的。

4 總結(jié)

（1）本文利用ANSYS得到了變速箱撥叉在靜力作用下的位移分布云圖和應(yīng)力分布云圖。結(jié)果表明變速箱撥叉強(qiáng)度存在較大富裕（2）利用solidThinking Inspire軟件在靜強(qiáng)度下對(duì)變速箱撥叉進(jìn)行了結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。通過優(yōu)化使變速箱撥叉材料達(dá)到一個(gè)最優(yōu)化的分布，在滿足給定剛度和強(qiáng)度條件下使撥叉的用料最少，節(jié)省了大量工程材料。

參考文獻(xiàn)c

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