前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇機械優化設計總結范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

機械優化設計總結范文第1篇

關鍵詞：社會經濟；結構設計；機械生產

中圖分類號：F407 文獻標識碼： A

引言

機械制造業的不斷發展，隨之而來的是對機械結構設計要求的不斷提高，因此，對于機械結構的設計需要在滿足機械設計原則的基礎上不斷創新，改變原來的設計方法，根據機械產品的功能充分發揮創造力，綜合運用先進的技術，借鑒優秀的研究成果，在全新的設計理念和基本設計原則的指導下，創造出更具有價值的機械結構。

1、機械結構設計概述

對于機械結構而言，根據不同的設計方法生產出來的結構也不盡相同，比如在材料、毛坯選擇上，應當根據材料價值和特性進行選擇，充分利用機械結構材料自身的性能；同時，還要注意利用代用材料。如果只是制造毛坯，則制造難度就會明顯降低；切削加工過程中，選用切削加工費用低的方法；機械結構設計過程中，要求結構應當便于裝夾和定位，并且適用于標準刀具以及量具，適合標注尺寸等

2、機械結構設計原則

2.1應當滿足機械結構的應用要求

在結構設計過程中，機械結構應當可以有效實現預定的指標；同時，還要確保設計出來的機械結構可有效完成任務，滿足強度、剛度、精確度以及使用壽命的要求，同時還要確保該機械結構在使用過程中的安全可靠性。

2.2應當有效滿足經濟性要求

對于機械結構設計而言，其經濟性實際上是一個綜合性的指標，全面體現在設計、制造和應用全過程。其中，設計與制造經濟性，主要體現在設計、制造過程中的成本有效控制；應用過程中的經濟性，主要表現在高生產率、高效率等方面，同時還要求維護費用較低。這些都是設計過程中應當充分考慮的問題。

2.3應當關注機械設備操作人員的安全

機械結構設計過程中，應當注意技術安全問題，最大限度地去改善操作人員的勞動條件、強度；同時，還要注意機械結構外形的美觀度，并能有效滿足特殊要求，比如機床在長期應用中的精度、大型機械的運輸方便性等。

2.4與質量技術指標相適應

由于機械結構是機器產品的基本組成要素，因此對結構質量的要求十分嚴格，但質量技術指標越高，用在結構設計和制造上的成本和時間也越多，當質量技術指標達到要求時，再添加其它的要求勢必會導致工時和成本急劇增加，生產效率明顯下降。在這樣的條件下，生產出來的結構將無法實現最理想的經濟效益。因此，在對機械結構的結構進行設計時，結構的結構工藝性必須在滿足使用條件的前提下與質量技術指標相適應，實現機械結構最高的實用性和最大的經濟效益。

3、機械結構設計方法

3.1理論設計

理論設計主要以人們已掌握的合乎規律的理論和實踐知識為基礎，結合理論力學、材料力學、機械原理、金屬學等理論知識進行機械結構的結構設計。根據結構的整體載荷情況，運用理論計算公式確定結構的幾何尺寸。結構的尺寸計算必須滿足載荷情況、材料性能、結構工作情況和應力分布規律等方面的條件。運用計算公式初步確定機械結構的尺寸及形狀后，再利用校核計算對結構危險剖面的安全系數計算值進行校核。這個過程多用于應力分布規律復雜，但又能用材料力學公式表示出來的結構設計，同時也適用于應力分布規律簡單但必須已知結構尺寸的情況，如軸和彈簧的設計。在進行機械結構的結構設計時，一些具有足夠實踐經驗的設計工作者也常為了簡化計算過程，在粗略的估算和相關資料的基礎上直接進行結構設計，然后采用校核計算。理論設計的基礎是熟知機械結構的材料性能和應力分布規律，是經過大量感性知識而總結出來的設計規律，因此是一種具有一定科學性和先進性的設計方法，值得廣泛采用。但是任何一種理論都存在不完善的地方，所以不應把理論設計當作完美的機械結構機構設計方法。

3.2模型實驗設計

模型實驗設計主要針對一些尚無法運用理論知識進行詳細分析的大型的、結構復雜且具有一定重要性的機械結構進行結構設計。具體來說，就是對結構作出初步設計，形成模型，對模型進行反復試驗，再根據實驗結果加以修改。這種設計方法同樣也是對理論不足的一種彌補，同時也有效地避免了經驗設計中缺乏科學性的成分。模型實驗設計決定了大型復雜結構中的工作應力分布情況和結構的極限承受能力，是將經驗設計轉化為理論設計的途徑之一。

3.3經驗設計法

即實際設計過程中，根據某類機械結構現有設計、應用經驗，總結出經驗公式，根據設計人員自身的設計經驗，選一類比法進行設計。雖然該種方法沒有較為詳盡的理論科學分析依據，但也具有科學統計性特點，因此應用價值也比較大。實踐中可以看到，因該種方法是基于通過實踐總結出來的經驗，所以它經得起實踐檢驗。比如，機架以及變速箱設計過程中，經驗設計法便可在理論設計的基礎上加以應用和實現，實際上它是理論設計的初級方法。

4、機械結構優化的發展展望

結構優化設計隨著最優化方法的不斷發展和改善，已逐漸得以發展。近些年來，在結構優化算法方面，結構優化設計趨向于采用接近實際的復雜結構模型模擬大型結構系統，由于設計變量數目大，研究新的有效的準則優化方法受到重視，但仍有如何去解決針對各種特殊的結構優化問題建立相應的公式，解決解析推導和數值計算的實現問題；再是使用大型系統的分解優化方法，對于大型結構優化，可以按子結構分解或者進行多級分解優化，對于多學科的復雜系統可以按學科分解優化。分解算法的關鍵在于建立各個子問題之間的稿合關系，比如通過使用最優解對參數的靈敏度和采用線性分解等法建立起稿合關系，使得子問題的解相容，從而保證迭代收斂，問題是如何保證一定能求解。并行計算技術引入結構優化設計是一個較新的方向。像遺傳算法，人工神經網絡的方法，在近十年來被引入結構優化設計并發展很快。它們對離散與連續混合變量的全局優化，對發展結構近似重分析的專家系統有其獨到之處。現在的問題是怎樣提高優化質量、精度、加快收斂，增加方法的通用性。

拓撲優化、材料優化和形狀優化的集成在機械結構和部件設計中具有重要的實用價值，是近年來出現的并行設計的重要組成部分，仍將是下一步研究工作的重點。拓撲優化能夠為結構的方案設計提供科學的依據，使復雜結構和部件在概念設計階段即可靈活地、理性地優選方案，有望用于大型實際結構優化設計求解。但是要處理龐大的有限元和優化模型計算量增大，應力約束處理、對“多孔狀”材料分布圓整化，單元消失可能會對計算模型造成病態等問題。

從近幾年來國家自然科學基金所資助的內容來看，單就機械學科涉及優化設計的項目就有近20項，有廣義優化設計，全性能優化設計，模糊優化，可靠性優化，分解優化設計，光機電一體化與人機一體化設計，有基于人工神經網絡的復雜結構優化研究及機械傳動系統性能優化，復雜機電系統解稿與稿合設計理論與方法研究，機電產品的綠色設計理論與方法等，以及今年提出的面向產品的創新的概念設計，軋制件模具的現代設計方法等課題，反映我國已經注意追蹤或跨入世界領先領域的研究工作。另外，優化新方法的研究，形狀優化和拓撲優化，多學科優化，結構優化建模，可靠性問題，結構重分析與靈敏度分析，遺傳算法，神經網絡，人工智能，大規模問題求解，因特網應用等都是繼續深入研究的熱門課題。

結束語

機械結構優化設計是提高產品性能、節約生產成本的有效方法。其直接關系著整個機械產品的性能和質量，因此在機械結構機構設計過程中，應當加強思想重視和設計思路創新，只有這樣才能確保設計質量。

參考文獻

[1]王麗敏，計小輩，李穎芝.機械結構優化設計應用與趨勢研究[J].邢臺職業技術學院學報，2008，03：46-48.

機械優化設計總結范文第2篇

【關鍵詞】機械工程 可靠性優化分析研究

中圖分類號：E271文獻標識碼： A

一、前言

創建機械工程產品設計的過程中，同時要將可靠性原理和技術有效的結在一起，并按照相關的標準需求，可以把產品的可靠性放在首要位置，在延長設計時長，提高成本和功能的基礎下，盡量是機械工程產品達到一定的可靠性標準。因為可靠性設計屬于多領域學科范圍的現代化設計，所以可靠性設計會包括很多方面的技術應用。

二、機械工程設計的可靠性常用方法

1.魯棒設計方法

魯棒設計方法著重強調減弱產品的敏感度。保證產品的各項功能在應用條件改變的情況下依然穩定運行，同時確保產品在規定的使用時長期間，不會因為產品內部組成產生改變，系統陳舊或者參數不穩定等原因影響產品正常運行的設計方法。此方法是以綜合分析處理為前提由日本著名機械設計師田口玄一首先提出來的，主要是依據產品的使用對使用者產生的經濟損失程度的大小作為設計可靠性的評價標準，可以說是它的基礎理論，所說的損失程度大體是說用戶經濟流失與產品目的和功能的正比大小，簡而化之就是損失越大證明偏差越大，客觀的區分出產品質量的優劣，降低偏差程度會使產品質量得到有效的提升，絕大部分經過嚴格篩選的材料和產品技術，都是把最大程度降低錯誤的出現率作為最終目標。

2.降額設計

降額設計方法是指產拼運行過程中零部件受到的應力大小沒有超過其規定的應力范圍，為了有效的減少部件所受應力，可以提高質量或者在選材上加以深究。大量的機械工程實踐記錄顯示，機械工程零部件在低于它額定的使用壓力下進行工作的時候機械工程事故率是十分低的，也就是說可靠性是十分高的。因此反復的進行研究和設計就成為了降額的有效途徑，可以通過降低平均應力，提高零件使用強度等方法改變應力、降低強度，達到提升可靠性的目的。

三、可靠性優化設計在機械工程中的應用

1.工程機械產品的使用和維護的可靠性優化設計

對機械類的相關產品進行定期的維護和檢修，這種措施能夠很大程度上延長產品的工作壽命，公司的發展和擴大始終需要一個強大的售后服務系統，所以，售后維修系統的運行關系到所有機械設備生產廠家的生死存亡，通過現代化的數據分析，根據人們需求和使用環境的不同，制定全面的維護和檢修方案，再依照機械使用程度和參數規定合適使用壽命。機械工程產品的可維護性也可以看成是可靠性，二者沒有什么本質的區別，工程機械產品設計最開始的時候要最先考慮產品的可維護性，產品結構越是不復雜，出現故障需要對其進行維修時的處理速度就會越快，切實的減少了經濟損失。機械工程產品維修可靠性的優化設計時，維護費用則是需要討論的重中之重，要盡量用最少的資金達到最大限度的可靠標準，努力降低維修的時長，設計職工要以此作為設計基準實現機械工程可靠性優化設計。所以，把維修設計作為可靠性優化設計的前提是切實可行的。由此可以看出，設計和創建既保證經濟性有保證合理性的維修方案是非常重要的。進行維修的過程中，必須使用規范的維修機械設備，工作人員也要不斷提高自身的技術能力，使維修工作得到進一步的提升。

2.機械工程產品設計環節可靠性優化設計

零件安裝設計和整體規劃設計是機械工程設計的兩個主體設計。而進行產品可靠性優化設計的過程中可以將它們視為一個整體，主要分為以下兩種設計方法，一種是：首先對整體的機械體系進行綜合分析，同時估算并掌握零部件的最大可靠性，通過對零部件結構組成的可靠性分析，估測出得到的結果必須要強于設計目標或者與設計目標持平。另一種是：在優化可靠性設計過程中將所有參數平均分配到各個零部件上，每個零部件都一定要符合這些參數的標準要求，按比例、綜合分配以及等參數分配是經常用的可靠性分配方法，在設計機械結構時，零部件的選取首先考慮的必須是達到國家標準的同時已經大批生產的零部件，這樣能夠適當且合理的節省資金和生產時間，對于關鍵結構的部件要試著改變零件的使用方式并對其進行優化設計，與可靠性有關的實驗要在設計之前就完成，另外，機械工程產品設計的可靠性要不斷重復檢驗，直到所有參數都達到設計指為止，機械工程設計的人機設計也具有重要的意義，其中包括機械的可操作性和零部件適應性。

3.工程機械產品在可靠性優化設計制造

為了保證產品的質量，企業必須對生產過程中的所有環節都進行嚴格的掌控，所以機械工程的可靠性優化設計就顯得尤為重要。因此要加強對工藝流程的選擇以及對技術操作水平的提升，工藝流程包含許多分系統，在設計的最后要將所有分系統的數據進行整合分析，并通過有效的措施和手段進行可靠性優化。

四、總結

總而言之，機械工程產品所涉及的技術研究隨著時代的進步變得更加復雜化，因此機械工程產品的可靠性優化設計就成為了產品設計的主要研究對象，前景十分廣闊，其可靠性優化設計會越來越得到更多人的使用和肯定。

參考文獻：

[1]萬耀青。機電工程現代設計方法[M ] 。北京理工大學出版社，2009 （ 03 ） ： 183 -184

機械優化設計總結范文第3篇

【關鍵詞】機械設計；現代設計；傳統設計

機械設計是根據產品的使用要求對機械產品的結構、運動形式、工作原理、方式等進行分析、計算和設計并將這些方法應用到具體的設計過程的方法。傳統的機械設計方法也稱常規機械設計方法，是需要設計人員去檢索資料、手工計算和繪圖，設計周期長，設計質量不高的產品設計方法。隨著科學科學技術的發展，產品迅速的更新換代，傳統的機械設計方法已不能滿足機械設計人員的設計要求，這就提出了現代機械設計方法。現代機械設計方法是對傳統機械設計方法的完善和改變，它以發展并完善設計理論、改進產品的設計方法、提高設計產品的質量和縮短設計周期為目標為宗旨，包含了創造性設計方法、系統分析設計方法、優化設計方法、有限元分析方法、反求工程設計等。

1.傳統機械設計方法與現代機械設計方法

傳統機械設計的方法是以設計人員對于所設計產品的理論認知和工作經驗為基礎而進行靜態、直覺的設計。（1）產品的理論認知來自于長期的設計經驗和實驗結果，是固定不變的。但現實社會往往是復雜多變的，這就存在設計出的產品考慮不全面，存在安全隱患，我們用安全系數來概述。如果選擇的安全系數過大，則投入產品的資金就會增加，成本增加；如果選擇的安全系數過小，則在保證產品的安全性方面很難做到。（2）工作經驗是設計人員根據所設計產品已經存在的設計過程和經驗公式，或設計人員本身的設計思路與同類或者相似產品的設計方法進行類比。隨著不斷提高的產品技術含量，設計體系變的越來越復雜，傳統的機械設計方法已不能滿足產品的更新速度和市場的需求。

以思維科學、設計理論系統工程為基礎，計算機為工具的現代機械設計方法出現了。與傳統機械設計方法相比，現代機械設計方法是動態，科學的。現代機械設計方法設計出的產品比傳統機械設計方法所設計出的產品在質量上更可靠、更安全，在外觀上更自然、更吸引人，在總體功能上更人性化。顯然，現代機械設計方法具有很多傳統機械設計方法不能比的特點：（1）隨著社會的發展，產品的更新換代很快，設計人員要不斷的改善舊產品推出新產品。而在新產品的開發過程中，被動的傳統機械設計方法已不能滿足要求，需要主動性比較強的現代機械設計方法來適應。（2）現代社會的消費群體在追求先進產品的同時還要求產品的綠色環保性。傳統的機械設計方法追求的是產品本身的質量和預定功能，而現代機械設計方法在追求產品預定性能的基礎上還要考慮產品在原料的選取、工件的加工、產品的裝配、產品的使用到產品的報廢回收都需要考慮和環境的關系，保證產品的綠色性。（3）傳統機械設計方法一般先根據設計思路制定出第一套方案并做出樣機，然后對樣機進行試驗、評定并且不斷的修改直到滿意而形成第二套方案，期間耗費高、時間周期長。現代機械設計方法依據各種既定的條件，綜合運用優化設計的方法，借助計算機軟件設計仿真出產品，設計周期短，耗資低。

2.現代機械設計方法

現代機械設計方法實際上是把科學方法論運用到機械設計當中，它是以設計出的產品為目標的一系列設計方法和先進技術手段的完美結合。現代機械設計方法在不斷的完善和改變中，但它以發展并完善設計理論、改進產品的設計方法、提高設計產品的質量和縮短設計周期為目標的宗旨是不會改變的。經歸納總結現代機械設計方法有創造性設計方法、系統分析設計方法、優化設計方法、有限元分析方法、反求工程設計等。

2.1系統分析設計方法

傳統的分析設計方法一般是把要設計的對象分成獨立的幾部分來分別進行研究。因為各個部分的研究人員不能及時交流，導致所設計對象的各個部分是獨立的，所以得出的結論往往是片面的、不完整的。現代系統分析設計方法把所設計的對象看成是一個完整的系統，用系統工程的方法來進行研究，并且在尋求最佳的設計方案時還要考慮產品或系統的制造過程和運行情況。即系統分析設計應同時考慮系統的開發、系統的制造和系統的運行這三個部分，只有這樣才能驗證出產品的設計效果。

2.2優化設計方法

現代化的優化設計方法已不再是傳統的那種根據設計人員的經驗或直觀想法來確定結構方案，也不是再滿足所設計產品要求的前提下，先確定設計方案再根據安全準則對產品的強度、剛度和壽命等分析計算，然后確定產品的尺寸等；而是不僅要考慮產品結構設計還要同時考慮產品的運輸和產品的流通等各個方面。現代機械優化設計方法包含建立優化設計的數學模型和選擇恰當的優化設計的方法。因為優化設計方法是根據在尋求數學模型的解決方法時得到產品解決的最優方案，所以設計人員要根據所設計產品的要求建立相應的數學模型，而數學模型一旦建立后，機械問題就變成了一個數學問題。設計人員根據數學模型的特點選擇合適的優化設計方法，然后借助計算機軟件等工具求出數學解，然后把求出的解應用到機械產品中，滿足產品設計的要求。

2.3有限元分析方法

有限元分析方法是隨著計算機的發展而迅速發展起來的一種現代化設計計算方法，它首先是應用在連續力學領域的數值分析方法，隨后隨著計算機的快速發展而擴展到熱、磁等連續性分析領域。有限元分析方法的原理是將要分析的產品劃分為有限的、獨立而又相互聯結的部分，這些部分一般都是常見的形狀，比如在有限元分析軟件ANSYS中，被分析的產品如果是平面則最好劃分為四邊形，如果是立體則最好劃分為六面體。劃分好單元后設計人員需要確定所分析產品的各個變量，然后建立單元函數進行單元求解，最后聯立單元方程求解。概括起來說有限元分析方法可以分為三個階段：前處理階段是建立有限元模型并進行網格劃分；處理階段是進行參數的確定和單元的計算；后處理階段是提取分析結果，得出結論。

2.4反求工程設計

反求工程也稱為逆向工程，它是以先進的產品為研究對象，通過現代設計方法進行研究分析，探索并掌握產品應用的先進技術，然后設計出同類的先進產品的一系列方法和技術的總稱。我國是制造業大國而非制造業強國，要想達到制造業強國關鍵是人才和技術，外國有很多機械設計方法和技術領先于我們，但他們對我國采取封鎖的政策。研究表明運用反求工程設計掌握先進產品的關鍵技術可以使設計人員的研究周期縮短百分a之四十以上，極大的提高了設計速度。可見研究反求工程設計對我國的技術發展有很重要的意義。一個先進成熟的產品，要在了解掌握原設計的基礎上設計出同類有競爭性的新產品也是有一定的難度的，所以反求工程是一種先被動后主動的創造性活動，并非產品設計的逆過程。

機械優化設計總結范文第4篇

關鍵詞：液壓支架；強度；可靠性優化；設計

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.013

隨著液壓支架在煤礦工程中得到廣泛的應用，對液壓支架的要求也逐漸增多，其要求主要體現在可靠性、耐久性等方面。為了使液壓支架在建筑結構中發揮其重要作用，首先應當對液壓支架有一個充分了解，再對其進行強度可靠性設計方案進行研究。

1 我國液壓支架發展概況

在煤礦開采的過程中，液壓支架在綜采工作面中是必不可缺的設備之一，液壓支架與輸送機及采煤機一同工作，實現了煤礦開采的機械化建設。液壓支架在煤礦開采的過程中發揮著關鍵性作用，其所發揮的作用主要是支撐礦井里的頂板，保障煤礦開采過程的安全性。有無液壓支架成為普通機械化采煤與高檔普通機械化采煤之間的最大差異。液壓支架能夠讓高檔普通機械化采煤中的頂板一直處于良好的狀態，使煤礦開采過程中的勞動強度得到極大地降低，并使開采的工作效率得到提高。

隨著社會的不斷發展，人們對能源的需求也越來越多，相應的對煤礦的需求量也逐漸增多，這就使得煤礦企業必須提高開采煤礦的工作效率，而液壓支架的應用不僅能使煤礦的開采工作達到機械化，還能讓煤礦的開采效率得到提高。除此以外，目前我國實現機械化的煤礦企業只占少數，這就使得液壓支架在煤礦企業未來的發展過程中逐漸得到應用。在進行煤礦長壁開采工作面中液壓支架是必不可缺的機械設備，液壓支架的技術水平能夠反映出一個國家煤礦企業的機械化建設程度。

2 基于最大應力約束的強度可靠性優化設計

為了使液壓支架在煤礦開采過程中發揮最大的作用，應當對其最大應力進行約束，其最大應力約束的要求是將掩護梁所承受的最大應力不應超過梁的屈服極限狀態。在對最大應力約束的強度進行可靠性設計的時候，一般是在掩護梁的最大承受應力部分取兩個點進行對比分析，根據其分析結果使設計方案得到優化。

2.1 優化變量設定

液壓支架在對掩護梁的設計方案進行優化的過程中，液壓支架所需要的參數及空間尺寸都是已經經過明確的，并不能對其進行隨意改變。為了使液壓支架強度的設計方案得到優化，一般都會將優化變量設定為支架所對用的鋼板厚度，通過對鋼板厚度的優化使液壓支架強度方案得到進一步的優化。

在對掩護梁進行優化的過程中，假定液壓支架主要部件所對應的鋼板厚度分別是T1，T2，T3，這三個數字都是設計變量，假設T1、T2、T3的厚度均取25.0mm，但其所用的地方是不一樣的，T1是用于掩護梁的豎筋板，T2是用于掩護梁的上頂板，T3是用于掩護梁的下腹板。其掩護梁的整體質量為3345.0g。

2.2 有限元優化分析

當對液壓支架進行有限元優化分析的時候，一般選取掩護梁上受力條件相對差的部分作為研究對象，其加載方式也是整個掩護梁中偏載工況最為惡劣的部分，液壓支架在實驗的過程中一般所取的高度都在2400.0mm作用，應力極限值不超過460.0MPa，在這樣的情況下可以選擇掩護梁的質量為最小的時候作為液壓支架強度可靠性設計方案的目標來完成。單單有這些是遠遠不夠的，還應當嚴格按照相關規定對設計變量以及參數進行要求。

2.3 有限元優化結果分析

通過以上對有限元的優化方案進行分析，并對分析結果來進行下一步的分析。在對有限元的優化結果進行分析的過程中應當嚴格按照相關要求，確保液壓支架掩護梁的最大受力不超過屈服極限水平。因此，液壓支架應當選取最小的質量，并將T1，T2，T3的板厚度從25.0mm變為20.0mm，從而使其滿足相關要求。

3 基于疲勞壽命約束的強度可靠性優化設計

隨著對煤礦的需求逐漸增多，我國對煤礦企業的開采技術進行嚴格要求，特別是液壓支架的強度。在分析液壓支架強度的可靠性的時候，不必只考慮疲勞壽命對液壓支架強度可靠性的影響，應當將液壓支架滿足循環壽命的要求，這樣才能從疲勞壽命約束的強度入手，σ貉怪Ъ芮慷冉行可靠性優化設計。

3.1 設定負載水平

在對液壓支架的負載水平進行設定的過程中，應當嚴格按照國家所要求的液壓支架型式實驗規范來完成。筆者通過對相關規范了解，從而確定其加載周期為20000次。

3.2 有限元優化分析

在對有限元進行分析時，其結構所用的材料為Q460，該材料的彈性模量的取值范圍大致在2.1×106MPa作用。并根據相關參數及公式對以上取的兩個探測點的壽命進行計算。

4 液壓支架疲勞壽命研究

局部應力-應變法、名義應力法及應力場強法為目前主要研究液壓支架疲勞壽命的主要方法。以下主要對局部應力-應變法進行分析。

4.1 耐久性實驗荷載

在對耐久性荷載進行實驗的過程中，一般所用是內加載的方式。對整個液壓支架的主體結構中，耐久性實驗荷載與強度基本是相同的，通過耐久性實驗得出額定壓力的1.05倍才是試驗壓力。

4.2 疲勞壽命分析

假定液壓支架的設計壽命為1×106次，從實際液壓支架使用情況來看，其頂梁內主筋及主筋板是使用壽命最短的部位，而依據相關公式得出1×106次為使用的最短壽命值，該壽命值是符合相關規定的。在這樣的情況下液壓支架在耐久性實驗中也符合相關要求，在實際使用的過程中為了使液壓支架的耐久性提高，一般可以在液壓耐久性相對較小的部位所采用的材料相對較好。

5 總結

本文主要通過最大應力約束及疲勞壽命約束兩個方面對液壓支架強度可靠性的優化設計方案進行分析，并完善液壓支架的各項性能。

參考文獻：

[1]陳靜，趙麗萍，范迅等.基于有限元法的ZY6400/21/45型液壓支架強度分析[J].中國煤炭，2014（04）：70-72，92.

機械優化設計總結范文第5篇

關鍵詞：正鏟液壓挖掘機；工作范圍；優化

0 引言

挖掘機傳統設計方法不是去主動地設計產品的參數，而僅僅是被動地重復分析產品的性能。作為設計，不僅要使方案有較高的可行性與合理性，而且應該是某些性能指標達到最優的理想方案。隨著計算機的廣泛應用，己經可以運用現代化的設計方法和手段對大型的工程機械進行各種設計，來滿足對工程機械產品提出的各種要求。人們可以利用優化設計方法，運用計算機軟件輔助，從多如牛毛的設計方案中尋找出最優設計方案，從而極大的提高了設計的質量和效率[1-5]。

本文所采用的原始設計方案來源于國內某大型挖掘機企業，企業要求為正鏟液壓挖掘機工作裝置的工作范圍進行優化。本文利用虛擬樣機ADAMS的view模塊構建了正鏟液壓挖掘機工作裝置的運動學仿真模型，通過對其模型進行運動學仿真獲得工作范圍性能指標，采用了通過調整關鍵鉸接點位置以重組工作裝置結構方案的方法分別對工作范圍進行了優化改進。優化結果表明，優化后改進方案的理論性能水平略優于國外同級產品，可使實機性能接近國外同級產品。

1 工作裝置運動學模型的建立與仿真

衡量挖掘機工作裝置運動學性能最重要的指標，就是工作裝置的工作范圍性能指標，所以在設計方案制定之初，必須首先優化評價工作裝置工作范圍。

本文以某企業正在研發的某量級正鏟液壓挖掘機的初始參數為基礎，通過虛擬樣機設計法建立三維模型，通過優化設計法對工作裝置幾何鉸接點進行調整，對工作裝置工作范圍的各項設計目標進行最大限度的改進。

首先根據廠方所給的初始數據，在UG三維建模軟件中對正鏟液壓挖掘的鏟斗、斗桿、動臂及液壓缸進行建模，并完成相應裝配。利用UG軟件將三維裝配模型導出成parasolid文件并導入MSC.ADAMS中，并對其施加相應的約束與運動副，得到挖掘機工作裝置運動學模型。

1.1 建立約束條件

工作裝置運動學模型中有9個關鍵鉸接點，因其各部件間只是平面轉動關系，所以這9個關鍵鉸接點的約束均設為轉動副；動臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸與各自活塞桿之間為活塞運動，故其約束設為圓柱副。

值得注意的是，在添加液壓缸與活塞桿之間的圓柱副時，會在兩個部件各自生成一個MAREKER點，需要對這兩個MARKER點的位置與方向統一進行參數化設置，否則會出現兩部件錯位等不可預見的錯誤。

1.2 施加運動驅動并繪制挖掘包絡圖

為使工作裝置仿真運動起來，需要給工作裝置添加動力源，而挖掘機實際工作中動力來自于液壓缸，且為活塞運動，因此選擇滑移驅動Motion施加于三個液壓缸之上，通過設置滑移驅動的階躍STEP函數，來控制各液壓缸的伸長量，各液壓缸的工作伸長范圍由企業提供具體數據為準。

根據工作裝置挖掘包絡圖圓弧的繪制方法，根據原廠原始設計方案數據設置相應的Motion函數，運行運動學包絡仿真，完成初始設計方案的挖掘包絡線繪制。

為進一步優化改進原始設計方案的工作范圍性能指標，就需要通過調整鉸接點位置的方法來進行，那么首先就要對模型及變量進行參數化。

2 工作裝置工作范圍優化分析

挖掘機必須適應各種各樣的環境場合，滿足足夠多的使用范圍是挖掘機設計的目標，而其關鍵就在于工作裝置的優化設計。一般而言，挖掘機工作裝置需要能夠挖的夠深，從而滿足要求坑挖作業及開溝作業等；同時若需要與平臺較高載貨汽車聯合作業時，還需要挖掘機的卸載高度足夠高，總而言之，挖掘機工作范圍的大小，工作范圍性能指標直接影響到挖掘機的性能高低。本文就是通過對工作裝置參數化，改變鉸接點位置，形成多組不同方案各自仿真得出工作范圍的主要作業參數，從中尋優，讓工作裝置工作范圍的主要作業參數達到理論最大值。

2.1 確定工作范圍的設計目標

液壓挖掘機在任意正常位置進行工作時，其鏟斗齒尖所能達到的極限范圍稱為挖掘軌跡包絡圖，即工作裝置的運動包絡圖。它能夠直觀地反映工作裝置的作業范圍和主要作業參數。挖掘機的主要作業參數主要有

（1）最大挖掘半徑；

（2）最大挖掘深度；

（3）最大挖掘高度；

將這三項指標確定為工作裝置工作范圍的設計目標。

2.2 優化設計方法

首先采用DOE方法，考察工作裝置每個設計變量的取值范圍，確定每個設計變量的變化區間，確保形成的所有虛擬實驗方案，工作裝置機構無干涉。

然后在ADAMS/Insight實驗設計模塊中按照Monte Carlo法，最終確定各設計變量的取值區間，對18個設計變量值進行排列組合，生成5120組不同的工作裝置鉸接點方案，在ADAMS/Insight中對模型逐一仿真求解，得出各組方案的設計目標仿真結果

2.3 優化結果對比分析

從結果中篩選出工作范圍相對較大的一組方案作為改進方案，與初始方案進行對比，并將改進方案的工作范圍指標與國外同級產品RH 340-B進行對比。

對比結果表明，改進方案工作裝置的工作范圍理論性能略優于與國外同級產品，達到了工作裝置工作范圍的優化目標。

3 總結

本文以某液壓挖掘機原始設計參數為基礎，運用參數化分析方法對工作裝置運動學模型的工作范圍性能進行了仿真優化分析，研究結果表明，優化后工作裝置的工作范圍理論性能略優于國外同級產品。

參考文獻：

[1] 許玉明. 大型液壓正鏟挖掘機工作裝置的優化設計[D]. 沈陽：東北大學， 2008..

[2] 林慕義，史青錄. 單斗液壓挖掘機構造與設計[M]. 北京：冶金工業出版社，2011.

[3] 白玉琳，陳進，李世六等. 大型正鏟液壓挖掘機工作裝置虛擬樣機研究[J]. 建筑機械（上半月）， 2008， （7）.

[4] 李瑞濤，方泥，張文明等. 虛擬樣機技術及其在礦山機械領域的應用展望[J]. 礦山機械， 2000， （5）： 11-14.

[5] 鮑俊瑤，王爽，李志遠. 液壓挖掘機虛擬樣機技術研究[J]. 機械設計與制造， 2006，（4）： 39-41