机 械 设 计 优 化 技 术
摘要：传统的常规设计方法受到很大冲击，用科学的设计方法代替经验的、类比的设计方法已势在必行计的。机械优化设计是近年来发展起来的一门新的学科,从60年代开始,由于最优化技术和计算机技术在设计领域的应用,为工程设计提供了一种重要的科学设计方法。本文论述了在解决复杂设计问题时,从众多的设计方案中寻到最优方案的方法,目的在于提高设计效率和设计质量。机械优化设计是以最低的成本获得最好的效益,是设计工作者一直追求的目标。
关键词：优化设计，数学函数，电子计算机
机械优化设计是将机械工程的设计问题转化为最优化问题，然后选择适当的最优化方
法，利用电子计算机从满足要求的可行设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计
方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系
式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。
在机械设计过程中，经常需要查阅一些手册和文献资料，以获得有关的计算公式和大量数据，例如零部件的标准和规范，材料的机械性能，许用应力和各种计算系数等经验数据或实验曲线与图表。在传统的设计方法
龙源期刊网
基于形状优化的机械设计方法
作者：付安东
来源：《科学与财富》2015年第21期
摘 要：现代机械产品设计，不再局限于产品结构以满足性能，又能满足节省材料的需求，从而控制零件的制造成本。机械部件均采用任何几何形状和传统的机械设计方法只考虑零件几何形状，其形状的形状，特别是考虑到设计的局部形状是不够的，因此这些部件将经常产生应力集中。对于现代设计的问题，同时在设计过程中的形状的优化，必须考虑采用各种方法，机械设计在一个比较合理的和结构稳定的形状的优化，特别是用计算机形状优化，而且在机械设计和完善科学的设计。
关键词：机械设计；产品结构；成本；形状优化
一、形状优化的概述
1.1形状优化的概念
形状优化是指在满足约束条件的边界曲面中求出最佳几何外形，使材料最省或应力水平（一般指边界面上的切向应力）最低。
1.2形状优化的主要方法
形状优化在发展过程中形成了三种主要方法。
（1）准则法
各截面最大应力达到许用应力的满应力准则法：不仅受到压力的制约，也受约移位梁满的问题应变能准则；理性的最优解数学标准作为K—T优化结构的条件应满足的准则。基于设计标准规范，建立了一整套相应的迭代公式的，公式通常包含了一些经验丰富的决策参数，调整这些参数可以加速收敛，公式由修改设计的速度，直至收敛。优点判据是小到所需要的迭代的最佳数量和设计变量的数目，可以解决大规模优化问题；缺点是缺乏的严格的数学基础，没有任何证据收敛的，所得到的解可能不是一个真正的最佳解决方案。
（2）数学规划法
形状优化问题往往归结为成为设计变化的位移，应力等函数的约束的空间量，解决了数学规划问题的目标函数的极值。数学规划算法（如线性规划问题，连续两次这种计划方法，可行方向法，罚函数方法的顺序），可用于形状优化，这使得用严格的数学基础和广阔的适应性爱的形状优化，但由于的形状最优化的目标函数和约束是设计变量的基本上隐函数，并设计变量龙源期刊网
机械优化设计方法概述
摘要
机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用,其基本思想是根据机械设计的理论,方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型,然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。作为一门新兴学科，它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上，通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案，使期望的经济指标达到最优，它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题。优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法。因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。本文论述了优化设计方法的发展背景、流程，并对无约束优化及约束优化不同优化设计方法的发展情况、原理、具体方法、特点及应用范围进行了叙述。
关键词：机械优化设计；约束；特点；选取原则
Mechanical optimization design is optimized technology in the field
of mechanical design and application of transplantation, its basic idea
is based on mechanical design theory, methods and standards to establish
a reflect problems in engineering design and meet the requirements of the
mathematical programming model, and then applying the mathematical
programming method and computer technology to find out the design problem
of the optimal scheme of automatic. As a new subject, which is based on
龙源期刊网
分析机械设计的优化方法
作者：吕浩明
来源：《科教导刊·电子版》2016年第11期
摘 要 机械设计的优化是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械设计优化方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。
关键词 优化方法 特点 选择
中图分类号：THl65.3 文献标识码：A
1机械设计优化方法的介绍
优化方法是随着计算机的应用而迅速发展起来，较早应用于机械工程等领域的设计。采用优化方法，既可以使方案在规定的设计要求下达到某些优化的结果，又不必耗费过多的计算工作量，因而得到广泛的重视，其应用也越来越广。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。近年来发展起来的计算机辅助设计，在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品日益更新的今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。
2机械设计优化方法的分类及特点
2.1无约束优化设计法
无约束优化设计是没有约束函数的优化设计。无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法；另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法。
2.2约束优化设计法
优化设计问题大多数是约束的优化问题，根据处理约束条件方法的不同可分为直接法和间接法。直接法常见的方法有复合形法、约束坐标轮换法和网络法等。其内涵是构造一个迭代过程，使每次的迭代点都在可行域中，同时逐步降低目标函数值，直到求得最优解。间接法常见的有惩罚函数法、增广乘子法。它是将约束优化问题转化成无约束优化问题，再通过无约束优化方法来求解，或者非线性优化问题转化成线性规划问题来处理。
