科技创新导报
工程技术
机械零部件优化设计浅谈
武利民
石家庄煤矿机械有限责任公司河北石家庄
摘要机械优化设计作为获得最优值的一种新的设计方法,能节约材料、降低成本为企业带来巨大经济效益。机械优化设计需要建立
优化问题的数学模型。模型由设计变量、目标函数和设计约束三者构成,而其中的设计约束即约束函数的选择是优化设计的重点和难点,本
文举例说明选择约束函数的重要性。采用优化方法进行机械零部件设计比传统方法提高了设计水平,将会得到广泛应用。
关键词机械零部件优化设计设计变量约束函数目标函数
中图分类号文献标识码文章编号
机械设计中寻求零部件的最优设计方械设备中,其可简化成一空心轴(见图)。
案是非常有意义的。近几年随着计算机的钻杆类零件工作过程中主要承受扭矩和拉所以:空
普及,机械优化设计也逐渐被人们认识并伸力,因此钻杆部件的优化设计主要是尽心轴内压强
应用到机械设计中,机械优化设计也发展量在较轻的重量下,保证中心轴在实际工综合以上七个方程式,求函数的最
成了一门新的学科。况条件下有最大的扭转强度和拉伸强度。小值将得到比较满意的设计结果。忽略重
机械零部件的优化设计是把优化技术已知空心轴最大扭矩为,空心轴的最大拉要的约束函数在优化设计中比较常见,如
应用到机械设计中,通过对机械零件部件力为,优化设计过程如下: 在变速箱零部件的优化设计中以齿轮的体
的优化设计,确定出它们的最佳参数和结①设计变量选取积最小为设计目标,根据齿轮的强度和寿
构尺寸,从而提高各种机械产品及技术装传动空心轴为等截面轴,选取空心轴命建立约束函数,此时经常忽略齿轮箱体
备的设计水平。在机械设计中采用优化设大径小径为需要决定的设计参数,则的散热这一重要约束函数。由此可见合理
计方法,其主要目的就是在保证零部件机
选择约束函数是机械零部件优化设计的关
械性能的前提下降低成本,也就是降低原②目标函数键
材料的消耗,这将为企业带来巨大经济效轴的质量为目标函数,要求越轻越好建立完整的数学模型后,选择优化算
益。以降低原材料消耗为目的的机械零部即截面积越小越好,目标函数为法编制计算机计算程序,优化算法经常运
件优化设计转化成数学问题就是求最小值用迭代法、复形法等,常用的计算机编程语
或最大值的问题,但是机械设计的问题一言有语言、、等常用的语言。上机电
般都比较复杂,这个求极值的问题一般情③约束条件算择优后把输出设计问题的最优设计方案
况下并不能用微分方法求得结果,这就需根据实际情况确定结构尺寸约束条件根据实际情况圆整就得到了满意的机械零
要建立优化问题的数学模型。模型由设计所以部件优化结果。
变量、目标函数和设计约束三者构成,选用机械优化设计作为一个新的学科应用
适当的优化方法借助计算机求解该数学的普及率还不高,应用过程比较复杂但是
模型即可得出结果。
扭转强度条件校核,根据扭转强度,要采用优化方法进行机械零部件设计比传统
机械零部件的优化设计一般包括确定
求扭转应力方法提高了设计水平,减小了体积,降低了
设计目标、建立数学模型、选择优化算法、成本。作为获得最优值的一种新的设计方
利用计算机电算择优、输出结果几个步骤。
( ); 法,机械零部件优化
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