机械优化设计

机械优化设计（共11篇）

1.机械优化设计 篇一

（课程实践报告封面模版）

合肥工业大学

《机械优化设计》课程实践

研究报告

班 级： 机设10-04 学 号： 20100495 姓 名： 李健 授课老师： 王卫荣 日 期： 2012年 月 日

目录

一主要内容

1、一维搜索程序作业

A.λ = 0.618的证明..........................................1 B.编写用0.618法求函数极小值的程序..........................2

2、单位矩阵程序作业............................................4

3、其他工程优化问题..................................9 4连杆机构问题.....................................12

二实践心得体会...............................15

一: 主要内容

1.一维搜索程序作业：

A.λ = 0.618的证明(y2 > y1)证明：0.618法要求插入点α

1、α2 的位置相对于区间 [a，b] 两端点具有对称性，即

已知 a1=a2 , 要求α1=α2 由于α1=b-λ(b-a)α2=a+λ(b-a)12 若使α1=α2111222211则有：b-λ(b-a)=a+λ(b-a)= a1+λ(b-a)121因此: b-a1=(λ+λ)(b-a1)1

2(b-a1)(λ+λ-1)=0 1因为: b= a1 2所以: λ+λ-1=0 则有: 取方程正数解得

1若保留下来的区间为 [α1，b]，根据插入点的对称性，也能推得同样的λ的值。其0.618法的程序框图如下:

B.编写用0.618法求函数极小值的程序 例：（1）a=0，b=2π，f（x）=cox（x）（2）a=0，b=10，f（x）=（x-2）+3（1）

#include #include void main(void){

int i;float a1,a2,aa,y1,y2,ymin,e;float a=0,b=2*3.14159,n=0.618;a1=b-n*(b-a);a2=a+n*(b-a);print(“输入精度：”)； scanf（“%f”,&e）;for(i=0;i=10000;i=i++){

y1=cos(a1);y2=cos(a2);if(y1

a=a1;a1=a2;a2=a+n*(b-a);} If(y1

b=a2;a2=a1;a1=b-n*(b-a);} if(fabs(b-a)/b

(2)

#include #include void main(void){

int i;float a1,a2,aa,y1,y2,ymin,e;float a=0,b=10,n=0.618;a1=b-n*(b-a);a2=a+n*(b-a);print(“输入精度：”)； scanf（“%f”,&e）;for(i=0;i=10000;i=i++){

y1=（a1-2）*（a1-2）+3;y2=（a2-2）*（a2-2）+3;if(y1>=y2){

a=a1;a1=a2;a2=a+n*(b-a);} If(y1

b=a2;a2=a1;a1=b-n*(b-a);} if(fabs(b-a)/b

2.单位矩阵程序作业

编写生成单位矩阵的程序

程序文本

#include void main(void){ int a[100][100];

int N,i,j;printf(“请输入所要输出矩阵的阶数（最多100阶）:”);scanf(“%d”,&N);printf(“输出的矩阵阶数为%dn”,N);printf(“ N ”);/*****制作表头*****/

for(i=0;i

printf(“%3d”,i+1);printf(“n”);

for(i=0;i

printf(“---”);/*****分割线*****/

printf(“n”);

for(i=0;i<100;i++)/*****数组赋值*****/

for(j=0;j<100;j++)

{

if(i==j)

a[i][j]=1;

else

a[i][j]=0;

}

for(i=0;i

{

printf(“%2d:”,i+1);/*****纵列序号*****/

for(j=0;j

{

printf(“%3d”,a[i][j]);

} printf(“n”);} }

结果显示

从键盘输入9，显示9阶单位矩阵，结果如下

3.其他工程优化问题

有一箱形盖板，已知长度

L=600mm，宽度b=60mm，厚度ts=0.5mm 承受最大单位载荷

4q=60N/cm，设箱形盖板的材料为铝合金，其弹性模量E710MPa，泊松比0.3，许用弯曲应力70MPa，许用剪应力45MPa，要求在满足强度、刚度和稳定性条件下，设计重量最轻的结构方案。数学模型的建立：

1）设计变量：取结构的翼板厚度tf 和高度h为设计变量，即

tfx1x

hx2 2）目标函数：取结构的总重量最轻为目标函数，计算公式为

f(x)260t20.5h120x1x2 3)约束条件：

g1(x)[]max[]7g2(x)1x1x210max457g3(x)c1x13x210max45g4(x)1.5121x1x210fmax32111x2104g5(x)x10g6(x)x204）、根据目标函数和约束条件在Delphi程序坏境下编制程序如下：

5）、利用Delphi程序解决工程优化问题

使用复合形发寻找最优点在Delphi程序下输入所需参数值：

6）、根据目标函数和约束条件以及输入的参数值使用Delphi程序进行计算找到工程优化问题的优化极值：

连杆机构问题描述

图 3-1 机构简图

设计一曲柄连杆摇杆机构，要求曲柄l1从l1从m090时，摇杆l3的转角最佳再现已知的运动规律：E0围内变化。

3.12 数学模型的建立 2(0)2且l1=1，l4=5，0为极位角，其传动角允许在45135范3lxx1x2l2l3 设计变量：这里有两个独立参数l2和3。因此设计变量为

Tt目标函数：将输入角分成30等分，并用近似公式计算，可得目标函数的表达式

fxiEiii12i130

约束条件：

GX(1)=-X(1)0 GX(2)=-X(2)0 GX(3)=-(X(1)+X(2))+6.00 GX(4)=-(X(2)+4.0)+X(1)0 GX(5)=-(4.0+X(1))+X(2)0 GX(6)=-(1.4142*X(1)*X(2)-X(1)**2-X(2)**2)-16.00 GX(7)=-(X(1)**2+X(2)**2+1.4142*X(1)*X(2))+36.00

3.13 程序编制

procedure ffx;

var

p0,q0,T,PI,QE,D,AL,BT,QI:real;

K:integer;

test:string;begin

with form1.rand do

begin

NFX:=NFX+1;

p0:=arccos((sqr(1.0+X[1])-sqr(X[2])+25.0)/(10.0*(1.0+X[1])));

q0:=arccos((sqr(1.0+X[1])-sqr(X[2])-25.0)/(10.0*X[2]));

T:=90.0/30.0*(3.1415926/180.0);

FX:=0.0;

For K:=0 To 30 do;

begin

PI:=p0+K*T;

QE:=Q0+2.0*sqr(PI-p0)*2/(3.0*3.1415926);

D:=SQRT(26.0-10.0*COS(pI));

AL:=ArcCos((D*D+X[2]*X[2]-X[1]*X[1])/(2.0*D*X[2]));

BT:=arccos((D*D+24.0)/(10.0*D));IF((PI>=0.0)AND(PI<3.1415926))THEN

QI:=3.1415926-AL-BT ELSE

QI:=3.1415926-AL+BT;IF((K<>0)OR(K<>30))THEN

FX:=FX+sqr(QI-QE)*T ELSE FX:=FX+sqr(QI-QE)*T/2.0;

end;

end;end;procedure ggx;begin

with form1.rand do

begin

GX[1]:=-X[1];

GX[2]:=-X[2];GX[3]:=-(X[1]+X[2])+6.0;GX[4]:=-(X[2]+4.0)+X[1];GX[5]:=-(X[1]+4.0)+X[2];GX[6]:=-(1.4142*X[1]*X[2]-X[1]*X[1]-X[2]*X[2])-16.0;GX[7]:=-(X[1]*X[1]+X[2]*X[2]+1.4142*X[1]*X[2])+36.0;

end;end;3.14使用Delphi程序验证连杆机构问题 方法：随机方向法。Delphi程序的使用：

3.15验证结果显示

二:实践心得体会

总的看来,机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的,是一门崭新的学科。它是在现代机械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方法,它可使机械产品的设计质量达到更高的要求。因此,在加强现代机械设计理论研究的同时,还要进一步加强最优设计数学模型的研究,以便在近代数学、力学和物理学的新成就基础上,使其更能反映客观实际。同时机械优化设计的研究还必须与工程实践、数学力学理论、计算技术和电子计算机的应用等紧密联系起来,才能具有更广阔的发展前景。

作为21世纪的大学生，要使自己适应社会需求，首先在做任何事之前都应该有正确的态度看待问题，把这些想法作为促使自己进步的动力，再去学习课本知识，效果应该很不一样，有了想法就付诸行动，随着对课本内容的学习跟老师的讲解，发现并不是像自己在学期初想的那样困难，特别是在老师介绍了一些与机械优化设计相关的计算机语言和计算机软件后，真正体会到科学优化设计的强大跟简洁明了，与传统优化设计方法相比较，大大提高了设计效率和质量。作为机械专业的一名学生，本课程，掌握最优化问题的基本解决方法，从多个可能的方案中选出最合适的、能实现预定最优目标的最优方案有着很现实的意义，为今后的工程实际提供了良好的理论储备。在学完课程之后，反思自己在学习过程中的得失，深深体会到，不论在人生的哪个阶段，都要对自己负责，做任何事都要耐心，细致，“千里之行，始于足下”，学会在物欲横流的社会大潮中，坚持踏踏实实走好人生的每一步。

2.机械优化设计 篇二

根据高职教育的培养目标, 要求在教学内容的深度和广度上以“必须、够用”为度.。经过多次教学综合化的改革, 突出了理论教学的应用性, 使学生更易于接受理解, 同时也便于了专业课教学的应用。但是在《机械设计基础》课程设计教学环节实施的过程中, 尚存在一些问题需要完善:如学生不能很好的将学过的相关知识有机进行联系, 在设计中“照猫画虎”, 为了赶进度, 采用抄袭等办法应付差事等等现象。如何完善这一实践教学环节, 在教学过程中培养学生综合运用所学知识的能力至关重要。为此, 在对其课程设计的教学方法上进行了一些优化改革的尝试。

目前, 各高职院校使用的课程设计题目大都是带式输送机传动装置的设计。这主要是因为带式输送机传动装置设计过程中涉及到的常用零件是机械中最基本、最重要的零件。而现在多数高职院校招收的学生几乎都是基础知识处于较低水平的初高中学生。他们很难在两周内完成课程设计任务。为了达到课程设计的教学要求, 在《机械设计基础》教学过程中, 将课程设计的有关内容融入到课程教学之中, 这样既可以使学生通过课程设计把各章内容相互联系起来, 避免了学生在学习中只会做作, 不会设计的毛病, 又减轻了进行课程设计时学生的负担。

首先, 合理布置课程设计题目的时间。以往, 课程设计题目的布置是安排在理论课程结束, 在课程设计专用周来布置的。经过优化, 将课程设计和理论教学融为一体, 课程设计的题目的布置安排在将手《机械设计基础》课程中常用零件之前。这样, 对于刚接触机械, 对机械设备的感性认识几乎空白的学生来讲, 即达到学习课程的要求, 又对常用零件在机械中的作用有所了解;既提高了学生学习兴趣, 又取得了较好的教学效果。

其次, 完善课程设计内容的处理。以往课程设计都集中在设计专用周, 与理论教学完全脱节, 不能获得应有的教学效果。经过优化, 将课程设计中带传动、齿轮传动、轴的结构设计和轴承的选用等主要设计内容, 在课堂讲授过程中, 作为相应章节的作业布置, 融入理论教学之中。这样, 学生搞清了问题的来龙去脉, 同时也使得轴的设计、轴尺寸的确定及轴承的组合设计等教学难点问题一目了然, 很容易的便解决的。另外, 在教学过程中, 尽量以课程设计内容为例进行讲解。例如, 利用寿命计算法选用轴承, 我们就要利用课程设计中德州为例来讲。这样安排教学, 实际上是将课堂设计的内容合理的分散在教学过程之中去完成。避免了学生过去在课程设计中不能把所学的知识与课程设计内容联系起来, 搞课程设计时无从下手的弊端。

最后, 妥善安排课程设计专用周。在课程设计专用周内, 先要求学生把在理论教学过程中所完成的部分设计内容充分消化理解, 弄清各传动件之间的关系。然后将尚未选择的零件, 如键、销、联轴器等进行选择设计, 最后制定出减速器的结构, 绘制减速器装配图及零件图。这样, 通过优化安排实践教学, 在课程设计专用周中只需选用几个标准零件, 学生有充分的时间自己动手确定课程设计内容结构, 搞懂轴上零件的安装和固定、轴承润滑和密封等实践应用技术知识。使得课堂知识与实践有机结合起来。

通过优化《机械设计基础》课程设计教学过程, 既避免了选题过简, 不利于培养学生分析思考问题的能力, 又避免了任务过于集中, 学生应付差事, 学不到“真功夫”, 挫伤学生学习积极性的可能。在不断的改革尝试中, 使学生具有独立的设计简单传动机械的能力, 达到了机械设计基础课程设计的要求, 为候机专业课程的学习打下了良好的专业基础。S

摘要：通过对《机械设计基础》课程设计教学改革, 克服目前课程设计时间短、任务重, 而达不到课程设计要求的问题, 将课程设计与理论教学过程融为一体, 从而达到较好的教学效果。

关键词：课程设计,理论教学,教学改革

参考文献

3.机械结构优化设计发展应用综述 篇三

关键词：机械结构;优化设计;发展

引言

机械优化设计是最优化理论、电子计算机技术与机械工程相结合的一门学科。早在二十世纪五十年代以前，工程设计问题的最佳决策还只是限于古典数学中的微分法和变分法，或用拉格朗日乘子法解决等式约束问题。

1.机械结构优化设计的应用概况

1.1通用机械和机床通用机械和机床的结构优化设计也是一个机械结构优化设计成功应用的领域，把有限元技术与优化技术结合，机械结构优化设计对大型复杂机械结构的设计是一种有效、精确的方法。由于一般的机械零部件都是连续体结构，结构分析非常复杂，进行结构优化设计比较困难。国内的相关研究比较突出，发表了大量的研究论文和报告。通过这些研究工作的开展，机械和机床的设计有了一种快速，有效、可靠的设计方法，提高了机械产品的设计水平。

1.2汽车工业是一个不断创新，发展的重要行业，各个国家和地区都十分重视汽车工业的发展。因此，先进的机械结构优化设计方法也就在此行业得到推广和应用，国内外出现了大量的研究成果。隋允康等研究了把DDDU-2软件包应用于汽车的结构优化设计：冯振东等进行了万向节传动布局的支承动态结果优化设计;田振中研究了特种汽车车身的结构设计;冯国胜对汽车加工的结构优化设计进行了研究。目前汽车工业已经成为机械结构优化设计广泛应用的一个领域。

1.3船舶工业船舶结构优化设计方法研究相对起步较晚，我国自20世纪70年代末开始研究船舶结构优化设计，比国外差不多晚了10年。但是，我国的船舶结构优化设计也取得了较大的成果，在潜艇结构、中小型集装箱结构、游船剖面、潜艇外部液压舱等结构优化设计方面进行了研究，提高了相关研究对象的性能，为船舶设计提供了一种可靠、精确的设计方法。

1.4航空航天技术代表着一个国家科学技术的综合水平与实力，大量的先进科学技术首先在航空航天领域推广应用或发明、开发，而机械结构优化设计发展最快、应用最广和作用最大的领域也在航空航天。由于该领域的特殊地位，机械结构优化设计得到了广泛的应用和充分的重视。

1.5其它机械结构优化设计在其它工业领域也有许多应用的实例。宋天霞等开展并完成了大型水轮机结构优化设计的研究;刘扬等进行了石油钻井井架的结构优化设计;陈树勋等对双模轮台硫化机横梁进行了结构优化设计;赵洪激等进行了高压往复泵维形阀结构优化设计的研究，等等。

2.机械结构动态设计的内容及关键技术

2.1机械结构动态设计的内容

2.1.1建立一个切合实际的动力学模型

机械结构的动力学模型有着极其重要的作用。在机床设计阶段，建立动力学模型，可以进行动态分析和设计;预估机床结构的动态特性，分析薄弱环节，寻求改进措施;用数字仿真方法，比较各种设计方案和结构，并为设计自动化打下基础。建模的方法有：有限元法、传递矩阵法、实验模态法、混合建模法、利用人工神经网络理论建模。

2.1.2选择有效的结构动态优化设计方法

结构动态优化设计是对系统设计变量的初始参数，通过计算，作出必要的修改，使机械机构的动态性能在规定的约束条件下达到最优。目前，动态设计的优化正处于发展与完善阶段，从现有的资料来看，系统的动态优化设计方法可分为3类：基于模态柔度和能量平衡的动态优化设计、基于变分原理的动态优化设计和基于最小值原理的动态优化。

根据优化设计问题的特点（如约束问题），选择适当的优化方法是非常关键的，因为同一个问题可以有多种方法，而有的方法可能会导致优化设计的结果不符合要求。选择优化方法有四个基本原则：效率要高、可靠性要高、采用成熟的计算程序、稳定性要好。另外选择适当的优化方法还需要个人经验，深入分析优化模型的约束条件、约束函数及目标函数，根据复杂性、准确性等条件对它们进行正确的选择和建立

2.2机械结构动态设计的关键技术

机械结构动态设计的关键技术有：结构结合部参数的辨识;系统中阻尼矩阵的确定;模型的修正方法;以设计变量直接作为优化变量，实现结构动力学的求解方法;寻求更快速、更准确的结构动态特性重分析模型与方法。结构动态设计的发展主要集中在对关键技术的研究上，结合面在整机性能研究中的主要作用，世界各国的众多学者对其进行了大量的研究，也取得了大量的研究成果。随着人工神经网络技术和模糊设计技术的发展，国、内外许多研究人员把神经网络技术和模糊设计技术引人动态设计过程中，为结构动态设计提供了全新的思路。

3.机械结构优化的发展

3.1机械结构的拓扑优化过去一般机械结构优化设计主要集中在结构参数的优化和设计，面对于机械零部件的拓扑结构很少涉及。但是随着人们对机械产品设计创新意识的提高，特别是机械产品概念设计的提出和应用。人们对结构优化设计提出了更高的要求——机械产品的结构拓扑优化设计。

3.2机械结构的形状优化在机械零部件中，连续体结构非常多，形状比较复杂;结构分析存在一定难度，而结构形状对机械零部件的性能影响很大。因此，机械零部件的形状优化可以大大提高其性能。机械结构的形状优化也是提高零部件机械性能的重要方法之一。

3.3机械系统结构动态优化设计机械产品的动态性能对其强度、寿命等影响很大，机械结构的动态性优化设计是结构优化设计的一个重要方向。由于结构的动态特性分析非常复杂，特别是大型复杂结构，对其进行动态优化设计将极富研究价值和应用价值。

4.结束语

总之，机械结构的动态设计是以计算机仿真、建模为基础，集计算机技术、机械动力学、有限元和优化设计方法为一体，由多学科知识组成的综合系统技术，是机械结构动力学设计与分析在计算机环境中数字化、图象化的映射，通过虚拟动态环境，进行虚拟产品开发，对产品的动态特性做出分析，大大提高了机床的整机性能。

参考文献：

[1]张文元，吴知丰.遗传算法在建筑结构优化设计中的应用[J].哈尔滨建筑大学学报，1999年04期

[2]秦东晨，陈江义，胡滨生，王丽霞.机械结构优化设计的综述与展望[J].中国科技信息，2005年09期

4.机械优化设计 篇四

【摘要】本文首先分析了当前我国机械工程可靠性优化设计的不足之处，即是机械工程可靠性优化设计人才储备不足以及企业对机械工程可靠性优化设计的不够重视。然后在此基础上，文本还深入探讨了如何做好机械工程可靠性优化设计的几个关键点，即是要做好设计环节中的可靠性优化设计;要加强机械工程制造工艺可靠性优化设计;做好使用与维修过程中的可靠性优化设计。要知道产品的生产和使用周期的各环节是离不开机械工程产品可靠性优化设计的，而相对来说比较有难度、重要的环节主要有设计、制造以及和使用环节。由此可见，加强机械工程设计、制造和使用环节的可靠性优化设计对于整个机械工程的重要性。

5.机械优化设计 篇五

优化《机械制图》课堂教学,培养学生创新能力

本文结合<机械制图>课的教学实际,从培养学生的`创新思维、营造创新的课堂环境、采用有利于学生创新的教学手段三方面着手,谈谈在<机械制图>教学中如何培养学生的创新能力.

作 者：周慧霞 作者单位：灵宝市技工学校,河南,灵宝,472500刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(7)分类号：G71关键词：《机械制图》教学 创新思维 创新环境 创新教学方法

6.机械优化设计 篇六

不同电子材料在性能上存在某种程度的差异，电子材料的主要性能可以概括为四种，分别为容易研磨、很难研磨、很容易产生反应以及不容易发生反应。在实际工作中电子材料可以在性能上进行组合，主要包括容易研磨且容易发生反应的电子材料、难以研磨但容易产生反应的电子材料、容易研磨但是难以产生反应的电子材料以及难以研磨且难以发生反应的电子材料。具体来说：第一，容易研磨且容易发生反应的电子材料主要是指导体材料，比如铜、铝等材料，这些材料比较容易受到硅溶液或者浆解散化类化学用品的粘附。第二，难以研磨但容易产生反应的电子材料主要是指绝缘氧化物电子材料，它相对来说不容易使硅溶液和二氧化硅材料的表面产生研磨反应，但是从某种程度上来讲，难以研磨但容易产生反应的电子材料比较容易被含有碱性物质的药物氧化以及水合。第三，容易研磨但是难以产生反应的电子材料主要是指用于专业化集成电路以及标准化微机电系统中的绝缘性聚合体电子材料。比如，SU-8就是一种厚度较高的基于环氧的专业化光刻胶，并且具有稳定的化学性质以及稳定的热性质。这种电子材料可以用于表面抛光的微细加工。第四，难以研磨且难以发生反应的电子材料主要是指宽带隙的标准化合物材料，比如SiC 电子材料。这种性能的.电子材料具备硬度相对较高以及化学惰性较大的特点。

2.2 电子材料表面的化学机械抛光

7.机械优化设计课程教学改革探析 篇七

机械优化设计主要是将机械设计和优化设计的理论方法相结合并, 并通过计算机来进行实现最优化方案及设计的有效设计方法, 这一课程教学在当前的高校教学过程中有着重要的地位。由于教学改革的实施, 针对实际教学中的一些问题进行解决就显得格外重要, 所以加强机械优化设计课程改革的理论研究就有着实质性意义。

1. 机械优化设计课程教学的特征体现及现状

1.1 机械优化设计课程教学的特征体现。

优化设计是现代设计理论以及方法的重要领域, 并在当前的各工业部门得到了广泛应用, 机械优化设计课程主要是将最优化理论作为重要的基础, 将计算机作为主要的工具, 和把优化设计的方法在机械设计中加以应用。这一课程涉及到的概念以及相关理论方法比较多样, 主要就是为了让学生能够对其应用技术熟练的掌握, 在优化设计的思想上能够正确的树立[1]。机械优化设计课程主要分为理论和实践两个重要的环节所构成, 内容理论相对比较强, 对数学的一些知识涉及的较多, 而在优化算法的难度上也相对较大, 所以对机械优化设计课程教学就要能够进一步的深化探究。

1.2 机械优化设计课程教学现状分析。

机械优化设计课程教学过程中还有诸多问题有待解决, 通过实际的调查能够发现, 在机械优化设计教材内容中的工程案例比较缺乏, 这样就对学生工程实践能力提升有着阻碍。当前多数的机械优化设计教材都比较对教学规划法论述比较重视, 但是在实践方面就没有充分重视, 有的教材对机械优化设计的方法和具体应用只是在绪论当中提到, 所提供的案例和结果都缺乏完善和具体性。

再有就是在机械优化设计课程的实践方面相对比较薄弱, 对创新型人才的培养有着很大限制, 从编程实践上来看, 这一课程都是要求学生通过C语言等对一维搜索算法程序和无约束优化方法程序编制进行完成。对于编程的工具也是面向过程, 对相关参数的调整也有着很大不便, 学校对学生展示国际优秀的相关计算机软件比较缺乏, 这对学生的专业知识扩展以及全面素质提升就有着很大影响[2]。

除此之外就是在实际教学的方法上没有科学化的呈现, 由于时代的变化使得以往的教学方式不能有效适应当前的教学需求, 而当下一些学校在机械优化设计课程教学课程中还采用注入式的教学方法, 对理论知识的讲解以及推导公式的分析等学生都是被动的接受知识, 机械的模仿, 这就对学生自身的主观能动性的发挥有着制约, 很难培养出真正需求的创新型人才。

2. 机械优化设计课程教学改革策略探究

第一, 对机械优化设计课程教学改革的策略实施要能够从多方面进行实施, 首先是要能够对专业定位准确体现, 将对学生的应用能力培养得以突出。由于学校的办学层次有着差异, 所以在对人才培养目标以及人才定位方面也有着诸多的不同, 所以这就需要对机械优化设计课程教学内容的定位要结合自身的发展而定, 对学生的技术应用能力培养要能够得以重视。重点要突出学生的实际应用能力培养, 把教学的重点放在数学模型的建立上以及对方法的优化选择, 将学生的学习兴趣能有效提升促进其问题的解决能力加强[3]。

第二, 对机械优化设计课程的考核方式的改革来看, 传统的考核方法主要就是闭卷考试, 对理论的考核比较重视, 学生只是对一些公式和计算能力的培养, 在课程的实际应用能力上得不到有效体现。在具体实施改革过程中就要能够将学生的综合成绩划分成闭卷考试以及上机考试和平时的成绩、实验成绩这几个部分。在分值的占有量上要以闭卷考试和上机考试为主, 平时成绩和实验成绩次之, 为此可结合实际来开发机械优化设计上机考试系统, 通过这一系统对学生进行测试。平时的成绩主要是对学生的出勤以及表现等进行考核。

第三, 对机械优化设计课程教学的改革还要能够对新知识的引入加强重视, 在计算机技术的不断发展过程中, 机械优化设计课程的一些新的知识内容要及时的更新, 和时代的发展相同步, 要能够对现代优化的方法得到充分重视。可将机械优化设计当中的计算机辅助工程分析的应用加强, 对计算机辅助工程分析软件的一些算法等内容都要有所了解, 这对学生的专业知识的拓展也比较重要。

第四, 对教学手段的改革以及优化软件的建设都要进一步强化, 从教学手段的改革方面要能积极的推行多媒体教学和双语教学, 让教学的内容更加的丰富化以及形象化的呈现。再有就是要不断的对新优化软件的更新和自编得以加强, 通过对优化软件的有效应用来对实际的问题有效解决[4]。通过对学生的优秀作业的收集应用实例等来让课程教学的效果最佳的呈现出来。还有是要能够对实验教学环节得到重视, 这也是理论和实践得以联系的重要环节, 老师在这一过程中要将主导作用得到充分发挥, 促进学生问题解决能力的提升。

3. 结语

总而言之, 对于机械优化设计课程教学的改革要能从多方面进行加强, 通过多种措施的实施应用就能从根本上解决以往的教学弊端。在改革的范围上今后也要进一步的扩大, 结合实际的教学发展情况以及学生的发展情况合理化的制定改革方案, 只有如此才能起到应有的改革效果。

摘要：现阶段我国的教育改革正处在深水期, 针对机械优化设计课程的改革也在逐步的深化, 机械优化设计是一门本科生课程, 所以在具体的教学过程中就要能够和本科生教学特点得到有机结合, 并重视学生自身的发展, 从而将课程教学改革目标得以实现。本文主要就机械优化设计课程的特征及教学存在的问题进行详细分析, 并结合实际探索机械优化设计课程教学改革策略, 希望通过此次理论研究对实际操作起到一定指导作用。

关键词：机械优化设计,课程教学,改革

参考文献

[1]邹光明, 杜敏, 孔建益, 侯宇, 王兴东, 蒋国璋.机械工程及自动化专业“卓越工程师”人才培养模式[J].中国冶金教育.2013 (02)

[2]郑夕健, 罗继曼, 袁从启.基于项目的工程机械专业特色人才培养研究[J].高等建筑教育.2013 (02)

[3]古莹奎, 何学文, 黄开启.机械工程及自动化专业建设与优化探索[J].中国电力教育.2014 (08)

8.数控机床机械结构优化设计探讨 篇八

摘要：数控机床机械结构的优化设计对于改善数控机床的整体运行性能发挥着重要的作用，为了进一步提高数控机床的加工精度和使用性能，应坚持数控机床机械结构的动态优化设计，积极运用先进的技术和设计方法，不断提高数控机床机械结构设计水平。本文分析了数控机床机械结构设计流程，阐述了数控机床机械结构优化设计的关键技术，以供参考。

关键词：数控机床；机械结构；优化设计

近年来，高速切削技术的快速发展，在很大程度上推动了数控机床的高速发展，和传统数据机床相比，对机械结构进行改良以后的数控机床其运行速度明显提高，各方面性能也有了明显改善。然而我国数控机床机械结构设计水平和国外发达国家还有较大的差距，采用的设计手段和设计方法都比较落后，为了彻底改变这个局面，应积极开展机械结构的动态设计，运用现代化计算机技术，做好数控机床的动态特性分析，满足数控机床运行要求。

一、数控机床机械结构设计流程

1、构建动力学模型

数控机床机械结构的优化设计必须构建一个准确、合理、科学的动力学模型，在规划设计过程中，基于数控机床的运行要求，做好动态分析，运用人工神经网络、混合建模法、实验模态法、矩阵传递法、有限元法等多种方法进行建模[1]，运用数字仿真技术，对机械结构的不同设计模型进行对比，分析数控机床运行的动态性能，针对机械结构中的薄弱环节，有针对性地进行优化和改进。

2、设计方法优化

数控机床机械结构优化设计应基于数控机床的初始参数，对各个设计变量进行计算，有针对性地进行调整和修改，在相关约束条件下使数控机床机械结构处于最佳的动态性能。当前，数控机床机械结构优化设计可以采用三种新型设计方法：以最小值为基础的优化设计、以变分原理为基础的优化设计、能量和模态柔度平衡优化设计。

二、数控机床机械结构优化设计的关键技术

数控机床机械结构优化设计是一个非常专业、复杂的过程，需要应用多种技术和方法，其中比较关键的是动力学模型修正和阻尼矩阵优化，并且通过优化数控机床机械结构设计变量，采用最合适的求解方法，更加准确、快速地分析数控机床机械结构动态性能。本文重点分析有限元建模方法和ANSYS软件应用。

1、有限元建模法

从上世纪八十年代就有人提出了动态有限元分析法，后来数值模拟技术越来越成熟，越来越多的人认识到有限元分析法的应用优势，其这种建模方法的探讨和研究也更加深入，在复杂机械结构的动态设计和动力分析方面，有限元建模法的应用非常广泛，这种建模方法的计算格式非常规范，适应性强、精度高，并且有限元建模法主要基于有限元法和弹性力学，通过构建数控机床机械结构动力学模型，来计算机械结构的动力响应、振型、固有频率等参数，还可以结合实际的数控机床运行要求，实现数控机床机械结构的动态设计。当前，有限元分析和计算软件种类非常多，如Algor、Adina、Marc、Abaqus、Ansys、MSC/Nastran等[2]，这些软件在实际应用中一方面可以实现静态的、线性的、简单的分析，还可以对数控机床机械结构进行动态、非线性、复杂的分析，其中Ansys软件应用效果最好。

2、Ansys软件应用

数控机床机械结构的优化设计往往需要进行大量的计算和分析，整个设计过程非常复杂，Ansys软件系统通用有限元建模理论知识内容，在机械制造、航空航天、石油化工、核工业等领域应用非常广泛。通过运用Ansys软件对数控机床机械结构进行优化设计，可以和二维三维CAD软件相互结合，在计算机操作系统中对数控机床机械结构设计图进行调整或者修改，实现设计数据的交换和共享，有效提高了数控机床机械结构设计的效率和水平。同时，Ansys软件系统具有强大的分析功能，可以全面分析数控机床的流体力学、电磁场、热分布等，不仅可以进行一些静态的、简单的机械结构线性分析，还可以实现动态的、复杂的机械结构非线性分析[3]，并且在设计过程中可以对数控机床機械结构进行估计分析和优化设计。在应用Ansys软件时，可以根据数控机床的不同硬件结构，兼容不同异构平台上的数据文件，并且利用自动化的网络划分技术，支持共享内存式和分布式并行，并行计算能力非常强大。另外，Ansys软件和CAD接口设置，可以在Ansys系统中导入Solidworks、Catia、I-Deas等格式的CAD绘图，根据数控机床机械结构设计要求，构建合理的有限元模型，然后进行求解和处理，最终得到最佳的优化设计方案。

结束语

数控机床机械结构优化设计应积极运用先进的科学技术，基于标准、规划的计算机建模和仿真，优化设计方法，结合有限元建模方法和机械动力学，在虚拟动态的计算机环境中，分析数控机床的动态特性，改进其机械结构设计，不断提高数控机床的综合性能。

参考文献：

[1]王洪川.DL-20MST数控机床关键零部件结构优化设计[D].大连理工大学，2013.

[2]李士弘.数控雕刻机机械结构参数化优化设计[D].西安工业大学，2012.

9.机械设计课程设计总结 篇九

本次课程设计的任务要是设计一个单级斜齿圆柱齿轮减速器，工作条件为两班制工作，使用年限为5年，单向连续运转，载荷平稳。课程设计中最麻烦的是初步的计算，齿轮、轴、轴承、键、电动机等等的零件都需要计算、校核。然后最重要的就是画图，当然这也是费时间的。画图不仅要求画图能力好，还应具备良好的逻辑思维以及整体观念。这个步骤也能检查设计书是否完美。设计过程中我出了好多错误，电动机和齿轮的计算在校核的时候发现都不符合，所以都得重新选择。还有画图时轴承盖也出现了小问题。但是整体效果还是蛮不错的，无论是速度还是完成的质量都还令我满意。

还好天公作美，整个课程设计时间里武汉并没有显示出它夏天该有的威力。好像老天在帮我们一样，要么淅沥沥的小雨，要么并不高温的晴天，这天气在武汉的夏天来讲还是很好的。还有一个有利因素就是我们率先抢得先机占到了教室，抢到了画图桌、空调。全班同学都在跟赛跑似的，争先恐后没日没夜的画图计算。有的就干脆不午休了，中午都在画图，还有的甚至吃饭时间都没有，直接让同学带饭回教室，晚上回去还得计算校核，就为了早点完成任务。以前只有在高考前才有过这么紧迫，那么高强度的学习想想就可怕，真不知道自己当时是咋过来的。

我觉得课程设计是个对自我检验及修正的过程。在这次设计过程中暴露了好多问题，比如对概念不清楚、公式不理解、作图能力不好等等。这也是今后学习当中应该注意到的问题和提高的地方。让我加深了《对机械设计基础》这门课的学习，尤其是齿轮这方面的知识，还学到了设计－－校核这种方法。我深深的体会到课程设计不是孤立的一门课，它牵涉到好多学科，有互换性、工程图学、金属工艺学，机械设计基础等。这个课程设计让我巩固了好多知识，学到了好多知识。

10.机械设计课程设计教案 篇十

讲

稿

机械设计、机械设计基础课程设计

课程名称：

机械设计 课程代码：

40330B0 设计时间：

3周学

分：

面向专业：机械设计制造及其自动化

农业机械化及其自动化

主讲教师：

高英武 职

称：

教

授

机械设计、机械设计基础课程设计讲稿

一、课程名称：机械设计

二、课程代码：40330B0

三、设计时间：3周四、学分：3

五、面向专业：机械设计制造及其自动化、农业机械化及其自动化

六、教案正文：

2）传动装置的总体设计及传动零件的设计计算

2、传动比的分配

i总i1i2in

允许3～5% 1)各种传动装置允许的传动比范围，表1-8P5表13—2（P188）2)各级传动装置的结构尺寸协调、均匀、合理、不干涉

①带+齿

i带

i带<2.5

大带轮直径不能太大

②齿+链

i链<3

齿轮传动比不为整数,齿数互质

③齿+齿

i齿单<4 检查干涉：单级，如皮带轮半径大于中心高就会产生干涉 3）两级齿轮传动 ① 不干涉

中间轴上大齿轮可能碰到低速轴 ② 浸油润滑

两大齿轮直径不能相差太大

Δd=da2-da4<10 i高=1.1～1.5i低

四）传动装置的运动和动力参数计算P196~197

1、各轴转速 n1 n2 n3

2、各轴的轴功率（输入功率）P1 P2 P3 P1=Pd•η01 P2=P1•η12

3、各轴输入转矩

T1，T2，T3 P10（或2-11）

一般按电机额定功率计算。轴编号后列一栏表

（三）传动零件的设计计算（P198-P202）应注意的问题

1、对带传动 Z≤4 D1>Dmin 教材P155157，D2不能太大，i<2～2.5

2、链传动 选择单排滚子链

节距尽量小，节数为偶数，Z1参看教材P177 链轮齿数要奇数，不能整除链节数

3、齿轮传动：各计算数值必须精确，小数点后三位。

A、精度

7～8级

B、齿宽系数 Φd 直齿：Φd 大 硬小 斜齿：Φd 小 软大

C、设计准则

软齿面 按齿面接触强度设计为主

硬齿面 按齿根弯曲强度设计为主 d、结果要合理

2≤m≤4 动力用齿轮，结构又不太大 e、中心距范围

便于布图（太大图纸画不下，太小结构有问题，如轴承）单级：100

f、两级齿轮传动要检验 i da2da410

ii

不干涉，3齿轮不会与Ⅲ轴相干涉，距离10～15

4、联轴器的选择 P，n

高速宜选 用有弹性元件挠性联轴器，缓冲吸振

低速转矩大，安装精度高，刚性联轴器;如果安装精度不高，无弹性元件挠性联轴器

注意：轴孔与电动机轴颈接近

注意：将计算数据和尺寸整理、保留。

2）铸造工艺性 图3-1 P224~226

最小壁厚，壁厚均匀，有拔模斜底，铸造圆角P20表1-36~40 3）加工工艺性

尽量减少加工面、凸台、凹坑、螺钉、轴承、座底等位置 一根轴上两个轴承要大小、型号一致（加工孔一致）

三）润滑与密封

6、齿轮润滑 用浸油润滑

1）浸油深度为一个全齿高（2.25m），不小于10mm 最高油面在此基础上加高5～10mm 2）装油量的计算

hm=(0.35～0.7)

ps(mm)

3)润滑油的牌号选择P85~86 表7-1，表7-2

7、滚动轴承润滑方式的选择

1）V齿≧2m/s，采用飞溅润滑，参考图16-32结构

箱体与箱盖结合面加油沟与引油结构，把油引入轴承，小齿轮处加挡油盘P250图19-4。

2）V齿<2m/s，采用脂润滑，参考图16-31结构

所有轴承处加封油环，箱体上油沟要把油引入油箱P258图19-11

8、密封P218表16-1 1）、轴的伸出端～表16-13 轴承盖开槽，P166表11-10，毡圈密封P90~92表7-12~19 2）、非伸出端 加密封垫片

四）其它附件(P88~89表7-7~11)

1、轴承盖P166

2、检视窗P161

3、油标 油尺P88~89

4、放油螺塞（细牙）

5、通气器

6、吊耳P161

7、定位销（标准件）锥销P56,表4-4，箱体联接辅助件，P226~229，8、起盖螺钉P227~228 端部制成圆柱形光滑倒角或半球形

9、尺寸标注：外形尺寸，安装尺寸，配合尺寸，参考图例双P265,单P250

10、配合代号 P236表17-2

11、技术要求和技术特性（图纸在下方）P251

12、零件编号、明细表、标题栏在右下角

13、尺寸P8，内容参考图例

14、图代号

（二）规定画法，标注法和简化画法 按国家标准

（三）加深后的装配图 其它内容P232完成装配图

名称+型号+低速级中心距+公称传动比 代号 ZDY 单级硬齿面

ZLY 双级硬齿面 ZSY 三级硬齿面 ZDR 单级软齿面 ZLR 双级软齿面 ZSR 三级软齿面

示例：减速器ZLY560-11.2，560-低速级中心距，11.2-公称传动比

③ 键槽公差P53，表4-1 ④ 中心孔P13

9、形位公差P237 P237，表17-

3、4有推荐项目，具体值P116～121表9-8～12

10、技术要求 热处理

未注圆角、倒角、粗糙度 参考图例

（四）齿轮的零件工作图

一般两个视图表示P252图19-5

11、粗糙度P138表10-

16、17

12、形位公差

① 键槽（与轴一样）

② 齿轮毛坯公差P137表10-12~14

13、啮合特性表P252右上角 三组精度，每组定出一两个

11.机械优化设计 篇十一

关键词：石油机械设备；质量控制流程

中图分类号： TE9 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）24-235-2

1 概述

随着石油机械制造企业市场竞争的逐渐激烈，市场对于产品的要求越来越高，高质量高品质的产品更加受到市场的欢迎，随之，产品的质量逐渐成为市场核心竞争力的关键。产品质量的提升逐渐成为产品竞争力提升的重要因素，因此各个石油机械企业开始致力于研究产品质量提升问题，质量的管理也成为各个企业不可或缺的一个核心问题。目前，多数石油机械制造企业都拥有质量管理的部门，通过质量管理办法对企业的质量进行严格把控，最后确保高质量高品质产品的生产，以实现企业的高效运转，所以对于石油机械设备的质量管理，对于该类型企业的发展有着重要的意义。因此本文选取石油机械设备的质量控制作为研究对象，针对其质量控制的必要性、问题进行研究，试图为石油机械设备企业的质量控制优化设计方案提供重要的理论依据。

2 石油机械设备的质量控制的重要性

目前我国石油机械设备的发展水平较国外而言，还尚且有一定差距，很多技术上的设计都是通过引进国外先进的经验与技术，这使得我国在技术上面达到了国际上的先进水平，因此，为了迎合技术上的难度，在其生产的过程中，其质量控制的水平也应当进行相应提升，这样才能确保生产得到的石油机械设备产品的质量符合技术上的使用要求，确实能够为石油机械工程所用。

除此，由于很多大型的石油钻井项目都涉及到一些员工的高危作业，为了确保施工人员的人身安全，通常需要确保石油机械设备符合质量的标准，因此，石油机械设备生产过程中质量的提升，将有助于提升石油机械设备的安全性能[1]。

3 目前我国石油机械设备企业质量控制的问题分析

目前，我国的石油机械设备虽然已经形成一定的质量控制流程，但由于我国在质量控制的发展比较滞后，目前与国外先进的质量管理水平尚且有一定的差距，我国石油机械设备的质量控制的问题主要包含以下几个方面：

3.1 质量控制的思想并没有贯穿整个生产过程

目前我国的石油机械设备的生产企业将重心主要放在了生产这个核心环节上，如何实现快速生产，如何控制生产成本，却忽视了质量控制在整个环节中的重要作用，最终导致一些产品快速生产完成，却因为质量问题而影响到石油机械设备制造企业的整体的形象，最终不利于企业的市场竞争力的提升[2]。

3.2 我国的石油机械设备的质量管理标准并不完善

目前我国并没有完善的石油机械设备质量管理的标准，这使得企业在进行质量管理与控制的过程中，并没有比较权威的标准可以参考，最终不利于整个石油机械设备企业的质量管理与控制的开展[3]。

3.3 缺乏第三方质量监理机制

国外针对石油机械设备的质量审核都需要有专业的第三方质量监理机构的审核资质，最终获得第三方资质人员的质量认可之后，才可以进一步对产品进行销售。然而目前我国尚且还没有形成完善的第三方质量监控机制，很多的资质审核都是由企业内部的质量部门完成，最终由于自身质量审核方面的问题，不能为石油机械设备的质量控制提供重要的保障[4]。

4 石油机械设备企业的质量控制的优化设计方案

4.1 完善质量管理体系

完善质量管理体系首先要按照石油行业标准，对所有石油机械设备生产过程中所涉及的质量管理体系文件进行全面梳理，确保所有的质量标准体系能够符合石油机械设备的生产的标准，同时符合项目的实际情况，其次，完善质量管理体系不能只停留在理论层面，还应该进一步将其具体到质量管理的各个岗位上，也就是说，必须要明确各个质量管理岗位对于质量管理的具体职责。最后，按照石油机械设备制造行业的特性及所对应的顾客的需求，进一步确定项目的质量目标，除此，还应该注意整合质量方针、调整质量目标、优化工作流程、建立监督激励机制等。

通常完善的质量管理体系应当包含有质量管理目标、方案、计划、实施步骤以及实施方法，只有建立了完善的质量管理体系才能在面对任何质量管理的问题时候，都能够应付，而不因质量管理体系不够完善而产生各种质量管理的问题。

4.2 提高各个生产环节的质量控制的意识

由于石油机械设备的生产过程中涉及的环节比较多，同时各个环节都不可避免地对最终产品的质量产生一定的影响，因此，要提升石油机械设备生产线的产品的合格率，必须将质量控制的思想贯穿于机械设备生产的各个环节，实现生产前、生产过程中以及生产后的产品的质量控制，并及时发现产品生产过程中的质量问题，最终提升产品的合格率。通常石油机械设备生产过程的采购之前，必须要慎重筛选供应商，将供应商的产品供应质量情况作为重要的筛选评价指标，产品生产的过程中，定期对产品各个工序的在制品的质量情况进行抽样审查，以及时发现各个在制品的质量问题，并及时对有质量问题的产品进行处理。待产品生产完后，通常质量部门需要对产品进行抽样检查，确保产品的合格率，最终提升石油机械设备产品的质量水平。总体而言，只有将质量控制的思想贯穿于产品生产的各个环节当中，才能确保石油机械设备产品的合格率得到有效提升。

4.3 邀请第三方质量监理对质量进行全面审核

由于石油机械设备所生产的产品主要针对石油钻井工程所用，这样大型的工程对于设备的要求自然很高，为了防止石油机械设备因为质量问题导致石油钻井项目工程的损失，石油机械设备的生产企业有必要在生产的过程中邀请第三方质量监理企业对于石油机械产品的质量进行全面审核，一方面确保企业自有的质量部门的审核准确性，一方面，由于第三方质量监理属于专业的质量审核团队，能够及时捕捉最新的石油钻进设备相关的质量标准，最终确保生产得到的产品符合国际上的最新标准。因此，作为石油机械设备生产企业，有必要在产品生产的过程中，邀请第三方质量监理机构对其产品的质量进行全面审核，确保产品的质量能够符合最新的标准，同时其合格率能够达到石油钻进项目的标准[5]。

5 对产品实施差异化的质量控制标准

考虑到产品的质量控制的成本，通常需要对产品生产过程中所采购的各项原材料进行分类处理，对最终成品的质量水平有重要影响的通常归为A类产品，对最终产品的质量水平有一定影响的通常归类为B类产品，对最终产品的质量水平的影响不大的通常归类为C类产品。通常A类产品在采购过程中需要对供应商的选取进行严格把控，除了对其供应商所提供的多项资质进行文件审核外，还需要进一步对A类产品的供应商的生产现场及子供应商进行全面审核。通常B类产品在采购过程中只需要对供应商的各项资质进行文件审核，同时进一步对其生产情况进行现场考察。通常C类产品在采购过程中只需要对供应商所提供的各项资质的文件进行审核。总体而言，通过差异化的产品质量控制的设置，一方面将有助于实现整个生产线的质量水平的提升，一方面将有助于公司对生产过程中的质量成本进行有效控制，最终确保企业生产产品在合格的基础上，其质量的控制成本也将处于一个合理的水平。

6 结论

随着科技的快速发展，石油机械设备的各项生产技术水平也将随之得到一定的提升，随之对于石油机械设备的质量要求也得到了一定的提升，作为石油机械设备制造企业应当及时根据市场对于设备的要求调整其生产的质量标准，以期适应现代化采油工艺对设备的要求，从而确保油井的质量，提高钻井作业的效率。本文通过对石油钻井机械设备的质量控制的问题进行探讨分析，进一步提出了石油机械制造企业的质量控制的优化设计方案，希望文中的内容能够帮助完善石油钻井设备，从而确保油井的质量。

参 考 文 献

[1] 陈彩华.分析石油钻井机械设备的现状及其质量控制[J].中国石油和化工标准与质量，2012（08）.

[2] 韩雪；张焕；张团结；王佳.石油钻井机械设备的现状及其质量控制分析[J].科技与企业，2013（07）.

[3] 陈立人，马广蛇，刘晓峰.国内外钻机技术的发展趋势与对策[J].石油天然气学报，2005（51）.

[4] 孙明光，彭军生.国内外石油钻井装备的发展现状[J].石油钻探技术，2008（06）.