試析機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

郭政

摘 要：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是近幾年來發(fā)展起來的一門新的學(xué)科，在二十世紀(jì)中旬的時候開始，優(yōu)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，在每個設(shè)計(jì)領(lǐng)域中被應(yīng)用，為工程設(shè)計(jì)提供了重要的科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。以下內(nèi)容就是將機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中，遇到的很多復(fù)雜的問題設(shè)計(jì)，在眾多的設(shè)計(jì)方案中選擇最優(yōu)的一種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)是以最低的成本獲取最高的利益，是所有設(shè)計(jì)者追求的目標(biāo)，在數(shù)學(xué)的角度來看機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是，求解極大值或極小值問題。本文重點(diǎn)介紹了機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論方法，分析優(yōu)化方法的最新研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；優(yōu)化設(shè)計(jì)；方法特點(diǎn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.036

0 引言

現(xiàn)代的機(jī)械也在不斷的隨著時代的發(fā)展不斷的進(jìn)步，促使了機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論不斷的完善，以滿足時代的需求，因?yàn)檫@些設(shè)計(jì)的理論都會用過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及科學(xué)的進(jìn)步相互結(jié)合得出來的，因此將這些結(jié)論融入實(shí)際的生產(chǎn)活動中能夠獲得顯著的成效。

1 機(jī)械優(yōu)化的概述

機(jī)械優(yōu)化是順應(yīng)時代發(fā)展而不斷延伸出來的一種現(xiàn)代化的生產(chǎn)而發(fā)展興起的。它是建立在數(shù)學(xué)規(guī)劃的理論和計(jì)算通過有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和科學(xué)的評價體系來從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋找到能夠盡可能的完善和適宜的設(shè)計(jì)方案，在這機(jī)械優(yōu)化的這個機(jī)械方面的研究和應(yīng)用的發(fā)展速度都是非常的快速，并且在快速發(fā)展的過程中取得了非常顯著的效果。

2 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論

在時代和科技不斷的發(fā)展下，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)不斷的在機(jī)械領(lǐng)域提高設(shè)計(jì)的效率和設(shè)計(jì)的質(zhì)量； 優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括了兩個方面：首先，應(yīng)該怎么樣建立數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行穿件最優(yōu)的數(shù)學(xué)模型如何進(jìn)行選取適當(dāng)額設(shè)計(jì)變量，建立優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。通常來說，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，目標(biāo)函數(shù)就是專門反應(yīng)出每一個變量之間不同的相互關(guān)系，用目標(biāo)函數(shù)來直觀的評價方案的好壞。我們在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，可以通過變量的多少來定義單目標(biāo)優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化，通常情況下，目標(biāo)函數(shù)越多，設(shè)計(jì)的效果就會更加的顯著。第二點(diǎn)就是怎么求得數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解，就是在相應(yīng)的條件下求出目標(biāo)函數(shù)的極值。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在指定的條件下，在制作機(jī)械的限制條件范圍內(nèi)，使目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，現(xiàn)代化的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)以及廣泛被應(yīng)用。

3 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

在機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，不管用什么樣的方式進(jìn)行優(yōu)化，每種方式都具有每種方式的特點(diǎn)，每個特點(diǎn)都具有一定的價值和領(lǐng)域。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是建立在數(shù)學(xué)模型之上進(jìn)行設(shè)計(jì)的。通過將設(shè)計(jì)的要求構(gòu)造成一個數(shù)學(xué)模型進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，將機(jī)械設(shè)計(jì)的問題轉(zhuǎn)換成為數(shù)學(xué)的問題，通過對數(shù)學(xué)模型的推理得出相應(yīng)的結(jié)論，找到最佳的解決機(jī)械問題的途徑。優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，開展了應(yīng)用新的有效的解決機(jī)械設(shè)計(jì)的問題。現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)能夠主動的設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的參數(shù)，從很多個設(shè)計(jì)方案中找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)通過計(jì)算機(jī)自動設(shè)計(jì)選優(yōu)為基本的特征，借助信息化的手段提高效率，從大量的方案中尋找最佳的設(shè)計(jì)方案。在機(jī)械的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，只有找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方式們才能更好的使機(jī)械產(chǎn)品帶來更加直觀的利益。

4 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)方式

眾所周知，在機(jī)械方面的設(shè)計(jì)都是非常的復(fù)雜困難的，要對機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)也是非常大的，但是由于機(jī)械領(lǐng)域中優(yōu)化形式十分的廣泛，相關(guān)的研究人員根據(jù)優(yōu)化運(yùn)算的形式進(jìn)行劃分，主要分為準(zhǔn)則優(yōu)化，其次是線性規(guī)劃，最后是非線性規(guī)劃三種。其中準(zhǔn)則優(yōu)化是一種傳統(tǒng)的優(yōu)化方式，這種方式?jīng)]有通過機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)理論方式進(jìn)行優(yōu)化，而是通過物理學(xué)方面的分析得出相應(yīng)的結(jié)果，這樣的方式得出的結(jié)論往往是具備一定的主觀性的，但是這樣的傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方式具有的優(yōu)點(diǎn)就是可以直觀的看到優(yōu)化的概念，并且這種優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式相對來說也是比較簡單的，并且能夠充分的發(fā)揮出目標(biāo)函數(shù)的最大功效，并且非常的符合傳統(tǒng)的工程需要，但是同樣具有一定的缺點(diǎn)，就是在效率上始終優(yōu)點(diǎn)偏低。

線性規(guī)劃就是依據(jù)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化的方式，同樣線性規(guī)劃是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)計(jì)方式，但是線性規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計(jì)方式在通過數(shù)學(xué)的理論上進(jìn)行設(shè)計(jì)存在著很多的缺陷，就是在針對多函數(shù)的時候就不能充分的發(fā)揮出功效，還有就是在計(jì)算的過程中，十分的復(fù)雜，結(jié)算量非常的大，導(dǎo)致了在效率上有很大的缺陷，所以通常情況下，線性規(guī)則的優(yōu)化設(shè)計(jì)方式都沒有被采用。那么非線性規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計(jì)方式是整個生產(chǎn)和生活中應(yīng)用最廣泛的優(yōu)化方式，并且能夠有效的推進(jìn)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展，并且可以利用數(shù)學(xué)模式的計(jì)算將非線性規(guī)劃分為兩種，一種是沒有約束的直接設(shè)計(jì)方式，就是在利用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中以及存在的數(shù)據(jù)和再生的數(shù)據(jù)最為基礎(chǔ)來進(jìn)行合理的分析，進(jìn)而得到最佳的效果，還有一種就是沒有約束但是比較間接的方法，這種方式就是前者的方式的數(shù)學(xué)模式計(jì)算改變成了數(shù)學(xué)原理作為基礎(chǔ)，通過利用函數(shù)的特性進(jìn)行計(jì)算，從而得到最優(yōu)的方式，這種方式在整個的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中是非常重要的組成部分。

5 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的選擇

根據(jù)上述的機(jī)械優(yōu)化的概述降到機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是在眾多的方案中找到最優(yōu)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么我們要知道，找到優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案最關(guān)鍵的就在于如何正確的選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，在實(shí)際的情況中，應(yīng)該考慮到實(shí)際的設(shè)計(jì)需求和特征，進(jìn)而考慮科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。根據(jù)不同的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和特性在對應(yīng)的實(shí)際情況下進(jìn)行合理科學(xué)的選擇。合理的選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)方案需要對全面的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的全面的分析，在根據(jù)復(fù)雜性和準(zhǔn)確性進(jìn)行選擇?？傊褪遣煌膬?yōu)化設(shè)計(jì)方法都是針對某一類問題而產(chǎn)生的，都具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，不能單憑單純的好壞進(jìn)行選擇。

6 結(jié)束語

優(yōu)化設(shè)計(jì)對于相關(guān)機(jī)械設(shè)備的工作效率有著很大的關(guān)系，在現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)中，機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)不斷的延伸廣泛的運(yùn)用，隨著科技時代的發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計(jì)的形式會越來越受到重視，并且會創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中不斷的完善優(yōu)化體系，同時不斷的更新理論思想的方式，進(jìn)而提升優(yōu)化的效率以及完善機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案。

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