機械優(yōu)化設計的應用

1、<p><b>　　機械優(yōu)化設計的應用</b></p><p>　　摘要：機械優(yōu)化設計是一門以數(shù)學計算為基礎，旨在優(yōu)化機械制造，設計．使其計達到最有利的學科，那么能看出來優(yōu)化設計的應用前景是很廣泛的，本文主要介紹機械優(yōu)化設計的應用和發(fā)展情況，從傳統(tǒng)方法和現(xiàn)貨方法進行分析，以討論未來優(yōu)化的發(fā)展情況</p><p>　　關鍵詞：優(yōu)化，應用　．機械設計</p

2、><p>　　科學技術的發(fā)展使得大量的機械制造要求要很高的技術水平，機械產(chǎn)品的設計工作變得越來越復雜，要求考慮的內(nèi)容也越來越多，精確性和科學性都與傳統(tǒng)機械設計有巨大差別。面對這種情況，機械優(yōu)化設計理論應運而生，逐漸發(fā)展成為一種現(xiàn)代化的機械設計方法。傳統(tǒng)的設計方法只是一種定性分析的結果，沒有經(jīng)過精確的理論計算，期間造成了很多人力，財力的浪費，具有很大的改進潛力。為此，一種現(xiàn)代的設計理念――優(yōu)化設計產(chǎn)生了。</p&

3、gt;<p>　　1 傳統(tǒng)工業(yè)的優(yōu)化設計應用</p><p>　　傳統(tǒng)機械優(yōu)化設計方法大多應用于機械結構和零件功能的優(yōu)化設計，針對機械結構的性能和形態(tài)進行優(yōu)化。在機械結構上，內(nèi)點罰函數(shù)優(yōu)化法，能夠?qū)偠群蛪簭澖M合強度結構進行良好的優(yōu)化，既能夠滿足尺寸要求又能良好的控制結構自重。在形態(tài)方面，典型的是軸對稱鍛造部件的毛坯形狀的優(yōu)化。在性能方面，采用坐標轉(zhuǎn)換法和黃金分割法對部分兩岸結構進行優(yōu)化設計，使得機

4、械結構更加準確保持運動平衡性，提高了傳力性能。這樣看來，傳統(tǒng)機械優(yōu)化設計方法依然能夠取得良好的效果，所以在機械設計發(fā)展中不能忽略傳統(tǒng)優(yōu)化方法的</p><p><b>　　作用。</b></p><p>　　2 現(xiàn)代工業(yè)的優(yōu)化設計應用</p><p>　　現(xiàn)代高新設計方法在機械優(yōu)化設計中的應用已越來越廣泛。但應該看到，現(xiàn)代的設計不僅僅是單一的完

5、成給定產(chǎn)品的設計，而應該要將產(chǎn)品使用及設備維修等因素統(tǒng)一進行考慮。所以，機械優(yōu)化設計在強調(diào)環(huán)保設計和可靠性設計等考慮綜合性因素的機械優(yōu)化設計應用工作更為活躍，機械優(yōu)化設計的應用領域更加廣泛，涉及到航空航天工程機械及通用機械與機床的機械優(yōu)化設計；涉及到水利、橋梁和船舶機械優(yōu)化設計；涉及到汽車和鐵路運輸行業(yè)及通訊行業(yè)機械優(yōu)化設計；涉及到輕工紡織行業(yè)、能源工業(yè)和軍事工業(yè)機械優(yōu)化設計；涉及到建筑領域機械優(yōu)化設計；涉及到石油及石化行業(yè)機械優(yōu)化設計

6、；涉及到食品機械等機械優(yōu)化設計。機械優(yōu)化設計的應用還能夠解決具有復雜結構的系統(tǒng)問題。</p><p>　　2.1 優(yōu)化設計網(wǎng)絡軟件的應用</p><p>　　優(yōu)化算法的研究已經(jīng)有所成績，利用網(wǎng)絡平臺逐漸開發(fā)一些工業(yè)化在線優(yōu)化軟件，便于工業(yè)設計使用。對于在線機械優(yōu)化設計軟件來說，亟待解決的問題就是模型問題，對于非常復雜的系統(tǒng)來說，結構、流程、物料和系統(tǒng)參數(shù)等，都非常復雜，如果計算對象比較模糊

7、，運算效率會受到嚴重的影響，這就給在線優(yōu)化軟件帶來了巨大的困難。為了解決這種情況，通過合適的算法解決辨別模型，結合神經(jīng)網(wǎng)絡和學習特點進行數(shù)據(jù)的識別，讓在線優(yōu)化軟件也能夠良好的應用于各種模型，比如國內(nèi)比較成熟的 NEUMAX 軟件包，基于神經(jīng)遺傳算法的在線優(yōu)化軟件包，都能夠良好的實現(xiàn)各種模型的遺傳算法，這些軟件已經(jīng)成功應用于甲醇合成機械設計的優(yōu)化工作中。</p><p>　　2.2 優(yōu)化設計在MATLAB中的應用&

8、lt;/p><p>　　在機械設計中引入優(yōu)化設計方法不僅能使設計的機械零件滿足性能要求，還能使其在某些特定方面達到最優(yōu)。利用 MATLAB優(yōu)化工具箱求解機械優(yōu)化設計問題不僅避免了傳統(tǒng)的設計方法中人工試湊、分析比較過程中的繁雜與重復，而且編程簡單、結果可靠。在上述實例中，利用 MATLAB 軟件中FEMINCON函數(shù)求解夾具設計問題，最 終設計的 夾具要比采用傳統(tǒng)設計方法設計的質(zhì)量輕、成本低，并且設計效率高。</

9、p><p>　　2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡法在機械優(yōu)化設計中的應用</p><p>　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡是人類模仿大腦神經(jīng)網(wǎng)絡結構和功能而建立的一種信息處理系統(tǒng)，是理論化的人腦神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)學模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡從事例中學習，可以處理非線性問題，特別擅長處理那些需要人直觀判斷的信息匱乏的問題，如不完全數(shù)據(jù)集合，模糊信息以及高度復雜問題等。人工神經(jīng)網(wǎng)絡應用于優(yōu)化設計，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：</p>

10、;<p>　　Hopfield 網(wǎng)絡 2.BP 網(wǎng)絡</p><p>　　2.4 模糊優(yōu)化方法在機械優(yōu)化設計中的應用應用模糊優(yōu)化理論能夠?qū)⒃O計中的模糊因素和模糊主觀信息定量化，通過合理給定約束函數(shù)、目標函數(shù)的容許值、期望值及其模糊分布 （隸屬函數(shù)） 來 “軟化”邊界條件，擴大尋優(yōu)范圍和體現(xiàn)專家的經(jīng)驗、觀點和某些公認的設計準則。把模糊技術應用于優(yōu)化設計建模，其特長不僅在于它善于表達模糊概念，處理模糊因

11、素，而且還可將復雜問題簡化，使優(yōu)化模型更加合理。采用模糊理論建立優(yōu)化設計模型對求解復雜系統(tǒng)優(yōu)化設計問題具有重要意義。</p><p><b>　　3 總結</b></p><p>　　從上述可知機械優(yōu)化設計是一門應用前景十分廣泛的學科，無論是傳統(tǒng)還是現(xiàn)代方法都顯得尤為重要，特別是在應用了計算機后使計算優(yōu)化更加智能方便，所以這是一門值得深入研究開發(fā)其應用的學科。<