机械优化设计学结(通用4篇)

机械优化设计学结 篇一

机械优化设计学是机械工程领域的一个重要研究方向，旨在通过优化设计方法和技术，提高机械产品的性能和可靠性。本文将从机械优化设计的基本原理、方法和应用等方面进行探讨。

机械优化设计的基本原理是在满足设计要求的基础上，通过改变设计变量的取值，使得设计目标达到最优。在机械优化设计中，设计变量包括几何参数、材料选择、结构布局等，设计目标可以是性能指标、成本、重量等。优化设计的核心是建立数学模型，通过求解该模型得到最优解。

机械优化设计的方法包括数学规划方法、仿真优化方法和多目标优化方法等。数学规划方法是最常用的优化方法之一，通过建立数学模型和约束条件，将优化问题转化为求解最优解的数学问题。仿真优化方法是基于计算机仿真技术的优化方法，通过对机械系统进行建模和仿真，寻找最优设计方案。多目标优化方法是针对多个设计目标的优化问题，通过建立多目标优化模型，寻找最优的设计解。

机械优化设计在工程领域有着广泛的应用。一方面，机械优化设计可以提高机械产品的性能和可靠性，减少能耗和材料消耗，提高生产效率和产品质量。另一方面，机械优化设计可以降低产品开发成本和周期，提高市场竞争力。例如，在汽车工程中，通过优化设计可以降低车辆的空气阻力，提高燃油经济性；在航空航天工程中，通过优化设计可以减轻飞机的重量，提高载荷能力。

总之，机械优化设计学是机械工程领域的一个重要研究方向，它通过优化设计方法和技术，提高机械产品的性能和可靠性。机械优化设计的基本原理、方法和应用等方面的研究，对于推动机械工程的发展具有重要意义。

机械优化设计学结 篇二

机械优化设计学是机械工程领域的一个重要研究方向，旨在通过优化设计方法和技术，提高机械产品的性能和可靠性。本文将从机械优化设计的发展历程、研究现状和未来发展趋势等方面进行探讨。

机械优化设计学的发展可以追溯到20世纪50年代，当时主要依靠经验和试验来进行设计优化。随着计算机技术的发展，优化设计方法逐渐得到应用。在20世纪80年代，随着计算机辅助设计和计算机仿真技术的发展，机械优化设计进入了一个新的阶段。近年来，机械优化设计在新材料、新工艺和新技术的推动下，取得了很大的进展。

目前，机械优化设计在工程领域有着广泛的应用。在汽车工程中，通过优化设计可以提高燃油经济性、降低排放和噪音；在船舶工程中，通过优化设计可以提高船舶的航行性能和安全性；在机械制造工程中，通过优化设计可以提高机械设备的运行效率和可靠性。同时，机械优化设计也面临着一些挑战，如多目标优化、不确定性建模和计算效率等。

未来，机械优化设计学将继续向着更高的层次发展。一方面，优化设计方法将更加精确和高效，可以应用于更复杂的机械系统和多学科领域。另一方面，机械优化设计将与人工智能、大数据和云计算等新技术相结合，实现智能化和自动化设计。此外，机械优化设计还将注重可持续发展和环境保护，通过优化设计减少资源消耗和环境污染。

总之，机械优化设计学是机械工程领域的一个重要研究方向，通过优化设计方法和技术，提高机械产品的性能和可靠性。机械优化设计的发展历程、研究现状和未来发展趋势等方面的研究，对于推动机械工程的发展具有重要意义。

机械优化设计学结 篇三

学习

机械优化设计以前，总感觉企业的生产，人类日常生活中的劳动等都是一种简单的过程，总有一定的套路可循。但自接触了机械优化设计这门学科以后，让我认识到在人类的生产中，我们总是意向于得到我们最满意的效果，如加工零件怎样

最省材料又不影响零件的加工，饭店厨师对于菜系的烹饪顺序等，看似很简单的问题，但其中却蕴藏着极大的智慧！就老师上课用以举例的割木材问题中怎样剧料使材料最省为例，细分下来积累的计算量足以令我们筛选一宿！总上的种种，就迫切的需要我们掌握一套系统的机械优化设计方法。

翻阅相关书籍，才了解到机械优化设计虽然只有从近代到现在短短几十年的发展历史，但是其体系的迅速完善我想是其他

学科难以企及的。如今，机械优化方法也是各类决策方法中普遍采用的一种方法，机械优化设计作为一种现代化的设计方法已经广泛的机械设计中，并取得了良好的经济效益。在面对市场竞争日益激烈的大环境下，计算机处理技术日益改进，作为新产品的开发与改进环节中最重要的环节就在于如何大幅度的缩短产品的使用周期，如何提高新产品的设计质量，以及降低新产品的设计成本这些方面等对于企业缩减开发成本，更快的抢占同类产品的市场等具有决定性的作用！我们应当与时俱进，跟上学科发展的势头，把机械优化设计作为学习生活中研究与关注的对象，在平时的处事中长存优化的思想。

机械优化设计学结 篇四

在现代社会， 人们运用这种类型的机械， 以改善劳动条件，提高劳动生产率和产品质量，同时，随着经济的发展，人们也运用越来 越多的机械，以提高自身的生活质量，可以说，国民经济各部门及人类自身生活中使用机 械的程度，是整个社会发展水平的重要标志之一。

通过本学期对机械制造基础的学习，尤其是在赵老师的细心讲解和教导下，我不仅系 统的掌握了机械知道的基本理论知识，也学会了部分的应用技术。现总结如下：机械工程材料篇 机械工程材料篇1 金属材料的性能 在现代工业中，金属材料是工程材料的核心。金属材料有两大类性能：一类是使用性 能，包括力学性能、物理性能和化学性能，它反映了金属材料在使用过程中所显示出来的 特性；另一类是工艺性能，包括铸造性、锻造性、焊接性以及切削加工性，它反映金属材 料在制造加工过程中成型能力的各种特性。

1.1 金属的力学性能 金属的力学性能是指材料在各种载荷（静载荷、冲击载荷、疲劳载荷等）作用下表现 出来的抵抗变形和破坏的能力。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳 极限等。

强度是指金属材料在载荷作用下所表现出来的抵抗变形或断裂的能力。金属材料的强 度是用应力来度量的，即单位截面积上的内力称为应力，用 σ 表示。常用的强度指标有屈 服强度和抗拉强度。

（1）屈服强度 式中σs材料产生屈服时的最小应力，单位 mpa。

σ s = fs / a0fs——屈服时的最小载荷（n） ； a0——试样原始截面积（mm2）.（2）抗拉强度 σ b 单位 mpa 试中表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力，故又称强度极限。σb = f / a b 0fb——试样断裂前所承受的最大载荷（n） 。塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力，塑性指标也是通过拉 伸试验测定的。常用的指标有两个： （1）断后伸长率：

式中 l0 、 l1δ = ( l1 ? l0 ) / l0 ×100%——分别为试样原始标距和被拉断后的标距（mm） 。（2）断面收缩率：

式中ψ = ( s0 ? s1 ) / s0 ×100%s0 、 s1 ——分别为试样原始截面积和断裂后缩颈处的最小截面积（mm2） 。δ 、ψ 数值愈大，表明材料的塑性愈好。通常，依据断后伸长率是否达到 5%，作为划分为塑性材料和脆性材料的判据。

硬度是表征材料表面局部体积内抵抗其它物体压入时变形的能力。通常材料的强度越 高，硬度也越高，耐磨性也越好。常用硬度指标有：布氏硬度（hb）洛氏硬度（hra、 hrb、hrc）和维氏硬度（hv）等 韧性是指材料断裂前吸收的变形能量。韧性的常用指标为冲击韧度。

冲击韧度 ak (ak＝ ak/fk ) 指在冲击载荷作用下，材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的 能力，是材料强度和塑性的综合表现。

疲劳极限是指许多机械零件在交变载荷作用下，虽然零件所受应力远低于材料的屈服 点，但在长期使用中往往会突然发生断裂。

1.2 物理性能和化学性能 金属材料固有的一些性能称为物理性能，主要包括密度、熔点、导电性、导热性、热 膨胀、磁性等。

金属材料的化学性能是指金属与周围介质接触时，抵抗抵抗发生化学或电化学的性 能。包括耐腐蚀性和抗氧化性。

1.3 金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指材料在各种加工条件下形成能力的性能，如金属材料的铸造 性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能、冲压性能、热处理工艺性等。材料的工艺性 能的好坏，决定着其加工成型的难易程度，直接影响到制造零件的工艺方法、质量和制造 成本。

2 金属的晶体结构与结晶 金属材料的各种性能， 尤其是力学性能与其微观结构有关。

物质的聚集状态分为气态、 液态和固态，大多数金属材料都能用液态转变为固态，并且是在固态下使用的。

2.1 晶体结构：指在晶体内部，原子、离子或原子集团规则排列的方式。晶体结构不 同，其性能往往相差很大。在研究晶体结构时，通常以晶胞作为代表来考查。晶体结构与 材料性能：

（一般规律）面心立方的金属塑性最好，体心立方次之，密排六方的金属较 差。

2.2 晶体缺陷：实际晶体中排列不规则的区域称为晶体缺陷，按空间尺寸分为三种： 点缺陷、线缺陷、面缺陷。

2.3 金属的`结晶：是指液态金属凝固成固态金属晶体的过程。液态金属结构的特点是：

“近程有序， 远程无序”。

金属的结晶过程包括晶核的形成和长大两个基本过程。

形核方式：

自发形核和非自发形核。常用控制晶粒度的方法有：控制过冷度、变质处理、附加振动等。

3 钢的热处理 钢的热处理是指把钢在固态下加热到一定的温度，进行必要的保温，并以适当的速度 冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法。热处理是强化金属材 料、提高产品质量和使用寿命的重要途径之一。热处理方法虽然很多，但都是由加热、保 温和冷却三个阶段组成的。

3.1 热处理按工艺方法不同可分为：整体热处理、表面热处理和化学热处理。热处理 的第一步就是把钢的原始组织加热，使其转变为奥氏体，奥氏体的形成分为四个阶段：晶 核的形成、晶核的长大及渗碳体的溶解、奥氏体成分的均匀化；控制奥氏体晶粒长大的措 施：合理选择加热温度和保温时间、选用含有合金元素的钢。

3.2 根据加热及冷却的方法不同，获得金属材料的组织及性能也不同，热处理可分为 退火、正火、淬火和回火四种。

退火是将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退 火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的 目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能， 减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了 消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半 成品热处理，又称预先热处理。根据钢的化学成分和退火目的不同，退火常分为：完全退 火、球化退火、去应力退火、扩散退火和再结晶退火等。

正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然 冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提 高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。

淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度 骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热 处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、 油、碱水和盐类溶液等。

回火是工件淬硬后加热到 ac1 以下的某一温度， 保温一定时间， 然后冷却到室温的热 处理工艺。

按回火温度不同， 回火分为：

低温回火 （150～250℃） 中温回火 、 （350～500℃） 、 高温回火（500～650℃） 4 常用的工程材料 工程材料分为金属材料和非金属材料，其中金属材料是工程中应用最为广泛的，它包 括碳钢、合金钢、铸铁、有色金属等。公差配合与测量技术篇 公差配合与测量技术篇5 圆柱体的公差与配合 5.1 基本术语及定义 互换性是指同一规格的零、部件可以相互替换的性能。互换性分为完全互换和不完全 互换。

我国的技术标准分为三级：国家标准(gb)、部门标准(专业

标准，如 jb)、地方标准或 企业标准；另外，还有国际标准(iso)等。

优先系

数是指按一定公比由优先数所形成的一种十进制的几何级数。

基本尺寸是指设计给定的尺寸。

实际尺寸是指通过测量获得的尺寸。

极限尺寸是指允许尺寸变化的两个极限值，尺寸较大的一个称为最大极限尺寸，较小 的一个称为最小极限尺寸。

配合是指基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。配合种类有：间隙配 合、过盈配合、过渡配合。

基孔制是指基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配 合的一种制度，称基孔制。代号“h” 基轴制是指基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的孔的公差带形成的各种 配合的一种制度，称为基轴制，代号“h”。

5.2 尺寸的公差与配合 基本偏差是指公差带靠近零线的那个偏差为基本偏差；公差带位于零线上方时，基本 偏差为下偏差；公差带位于零线下方时，基本偏差为上偏差。为了满足生产的需要，国家 标准设置了 20 个公差等级。各级标准公差的代号分别为：it01、it0、it1、it2、…it18。

标准公差数值的特点：从左至右，基本尺寸相同，随着公差等级的越来越低，公差值越来 越大；从上至下，精度等级相同，随着基本尺寸的越来越大，公差值越来越大。公差等级 的选用原则：在满足使用要求的前提下，尽量选取低的公差等级，并考虑孔轴加工时的工 艺等价性。

6 测量技术基础 在机械制造中，为确保加工后的零件质量，需要对零件的长度、角度、表面粗糙度和 形位误差等几何量进行检测，并根据检测的结果对加工方法及加工设备做出调整。 7 形位公差及测量 形位公差的研究对象是构成零件几何特征的点、线、面的几何要素。

形位公差各项目的符号如图：形位公差的标注表示：8 表面粗糙度及测量 一台机器的质量，主要取决于组成机器各个零件的加工质量和产品的装配质量。而零 件的加工质量的主要指标包括加工精度和表面粗糙度两个方面。表面粗糙度对机器零件的 配合性质、耐磨性、工作精度、抗腐蚀性均有较大的影响。选择合理的表面粗糙度对保证 产品的性能、降低加工成本和选择加工方法等方面有着非常重要的意义。金属切削加工篇 金属切削加工篇金属切削加工是用切削工具从毛坯上去除多余的金属，已获得具有所需的集合参数和 表面粗糙度的零件的加工方法。切削加工能获得较高精度和表面质量，对被加工材料、零 件几何形状及批量生产具有广泛的适应性。机械零件除少数是采用无切屑加工的方法获得 以外，绝大数零件都是靠切削加工来获得。

切削运动是指刀具与工件间的相对运动。按作用来分，切削运动可分为主运动和进给 运动。机床通常只有一个主运动；而进给运动可以是多个，也可以是一个，可以是连续的， 也可以是间歇的。切削要素包括：切削速度、进给量、背吃刀量。

刀具材料主要是指刀具切削部分的材料，是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命 的基本因素。常用的道具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷材料。

外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具。

金属切削过程是指工件上多余的金属层，在刀刃的切割、前刀面的推挤下，产生变形 滑移而变成切屑的过程。切屑有三大类型：带状切屑、挤裂切屑、单元切屑和崩碎切屑。

在一定的条件下切削塑性金属，刀具切削刃附近的前面上粘附着一块很硬的金属堆积物， 这就是积屑瘤，为避免积屑瘤应采用高速切削或低速切削。

组成机器的零件大小不一，形状和结构各不相同，其切削加工方法也多种多样。常用 的金属切削加工方法有车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和磨削等。车削加工是机械 加工中最基本、最常用的一种工艺方法，是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来 完成对工件的切削加工的。

学习这部分内容时，我们是在赵老师的带领下去实训基地自己亲手操作的。能让我们 有机会把理论和实践相结合，更深刻的掌握了一些实际操作的技能。