時間：2023-05-30 09:03:51
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械優化設計總結，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：機械優化；設計理論；方法研究
引言
機械優化設計在一定程度上是機械領域移植中最優設計，優化設計對機械應該過程有著重要的推動作用。機械設計不僅利于方案的優化設計，能夠把繁瑣的設計問題進一步的簡單化，同時也是機械設計過程中比較重要方案之一。
1.機械優化設計過程中的理論特點
1.1具有一定的針對性
針對機械優化設計而言，其特點在一定程度上具有針對性，相應優化方式能夠對應優化問題，每個不同的優化設計形式不僅具有一定的范疇，同時也具有相應的領域要求。在對機械優化進行設計的過程中，要對情況進行具體的分析，對數據進行參考，對其蘊含變量形式進行有效的考慮，在一定程度上對效果的最佳狀態進行優化。
1.2具有客觀性
客觀性體現主要是在數學模型基礎上進行建立的，在對機械進行優化的過程中，應該注意把一些具體的設計問題進一步的轉換為具體的數學問題。按照可觀性進行分析，對其相應的函數變量進行有效的分析，結合具體形式制定出具體的設計優化形式，對數學模型進行建立，分析機械優化數據，對優化的形式進行不斷的完善。
1.3具有一定的創新性
針對創新而言，它是新時代的新思想，只要擁有創新，社會經濟才能夠在一定程度上不斷的發展。機械在進行優化設計時，也不能夠離開創新思想，優化設計屬于傳統優化設計所優化的結果，針對傳統的優化型設計而言，其設計相對來說比較老舊，不適合現代生活成產中的優化，現代生產過程中的機械優化設計能夠對產品的性能進行主動分析。由于科學時代的發展，人們對計算機應用方式進行不斷的借助，對函數進行大規模運算，通過運算能夠在一定程度上得出機械優化設計中的最優方案。
2.機械優化設計過程中的方法
2.1對準則進行優化
針對準則化而言，它在一定程度上是優化設計過程中一種傳統的表現形式，原理的形成不是根據數學進行計算，而是結合物理學角度以及力學角度等進行有效的分析，具有一定的主觀性。其優點就是對概念進行更加直觀的優化，計算所根據的物理原理相對來說比較簡單，在單一目標函數形勢下有著更加好的優化效果，在一定程度上適合傳統工程的應用。但是有力也有弊，弊端就是在對多目標函數進行優化的過程中，比較容易出現問題，優化效率相對來說也是比較低的。
2.2對于線性規劃
針對線性規劃而言，在一定程度上對數學極值原理的方式進行有效的運用以及優化，是機械優化設計過程中比較重要的方法。線性規劃方法不僅可以分為單純形法，同時還可以分為序列線性規劃法。單純形法一開始是由美國學者進行提出的，是對優化設計方式進行解答的一個簡單和直接的方法，單純形法對單一目標進行相應的分析，并且具有優化的作用，但是在對多函數進行運算的過程中，顯得不是特別有效。序列線性規劃法能夠在一定程度上拆解機械設計問題，對部分優化模式也能夠進行有效的求解，對其進行分步驟的進行求解，在對每部進行解答后在對其進行有效的整合，進行重新求解，最終對準確的數值進行有效的求解。這樣能夠讓機械優化設計過程在一定程度上更具有準確性，但是針對計算形式來說，比較繁瑣，具有較大的計算工作量，因此。效率性的缺少，不利于機械優化設計。
2.3對于非線性規劃
針對非線性規劃而言，在實際生產以及生活的過程中，非線性規劃應用相對來說是比較廣泛的。對機械優化設計過程中起到推動性作用，對線性規劃進行完全運用的解讀的結果是比較片面的，因此非線性規劃運用在一定程度上是一項比較重要的革新方式。非線性規劃在數學模式進行計算的過程中，不僅可以分為無約束直接法，還可以分為無約束間接法。針對無約束直接法在一定程度上主要是對機械優化設計方式中的已有數據進行分析，同時也對再生信息進行試探分析，對最優值形式進行求出。然而無約束間接法在一定程度上是對數學原理進行利用，對函數進行計算求優方式。是機械優化設計過程中比較重要的組成部分。
3.機械在進行優化設計過程中的主要展望
在目前生產生活當中，機械優化設計的應用還不是很廣泛，其原因就是具有較大的建模難度，現今技術模式在進行計算的過程中，顯得比較低，具有較低的準確性，對復雜的優化產品難以進行處理，對全局進行解答都是比較吃力的，所以在進行研究優化的過程中，可以先從簡單的部件進行有效地優化，對優化效率進行不斷的提升。在原有基礎上加入先進的生產技術，對生產優化的方式和方法進行有效的探究，促進系統優化的全面性。
4.總結
隨著經濟時代的不斷發展，計算機應用技術在一定程度上在機械優化設計中得到了比較廣泛的應用，這讓優化設計產業得到了一定的發展。所以，在進行優化設計時，應該注意理論和實踐這兩者的結合，這樣才能夠讓機械化設計得到廣闊的發展空間。
參考文獻：
[1]董立立，趙益萍，梁林泉，朱煜，段廣洪.機械優化設計理論方法研究綜述[J].機床與液壓，2010，15：114-119.
關鍵詞：機械自動化 優化設計 分析 探討
1.前言
在機械自動化設計中對于優化設計的應用越來越廣泛，在機械設計中利用優化設計，不但可以使機械設備零件得到改善，而且也可以省到10%-35%左右的材料。所以說優化設計受到了人們的高度關注。
2.實現機械自動化優化設計的途徑
機械自動化在形式可以代替人或者是人的大腦進和一些勞動及生產；機械自動化在功能上可以取代人力或者腦力勞動者。機械自動化技術之所以可以做到這些，主要是因為利用了自動化技術，使生產周期縮短，生產效率提高，生產成本減少等。讓企業可以在保質保量的情況下，利用機械自動化技術。機械自動化技術不僅涉及到機械設備自動化技術應用上，還包括了機械設備自動化的設計中。
根據目前我國的現狀，可以有效地實現機械自動化優化設計的重要途徑是：利用現在先進的科學技術，提高對機械自動設計，在此基礎上對機械自動化優化設計研究新的設計方法，將機械自動化盡快與國際接軌。
3.我國機械自動化的現狀分析
機械自動化設計中的CAD技術設計，對于設計的效率的提高以及設計方案的優化都有著一定的功效，還可以減輕設計人員的工作壓力，工作周期以及設計標準等。
雖然CAD機械設計技術得到廣泛的應用。而且也已經被一些大的企業所應用。但是CAD技術應有較高的局限性。對于一些三維及防真設計上還存在缺陷。CAPP技術的出現對于設計人員的勞動強度，以及設計效率大大提高了，而且對機械自動化設計中的工藝設計也提高了不少，對于數據之間實現了人機一體化。將人作為系統中的核心者，使企業生產中可以將生產效率提高，減少成本消耗，保證了產品的質量問題。
CIMS機械自動化設計技術是集合于CAD、CAPP、QIS等一系列的系統在計算機為基礎的條件下所構成的。[1]它是如今機械電子自動化設計中的核心。在如今社會條件下，對于機械自動化的優化設計不是所謂的所有的機械設備連合在一起，所有的生產車間聯合在一起，而是將機械自動化為中心，以制造自動化系統為基礎。制造自動化系統不只是CIMS的數據匯合地，還是CIMS的一個重要部分。對機械自動化來說，可以有效地利用這一基礎。在這種生產條件下，使各個車間的機械設備進行自動化控制，以人為中心，各個部門的機械設備可以做到相互之間的各諧工作與優化運行。
4.對機械自動化設計的優化分析
通過對以上機械自動化設計現狀的分析，應當通過以下幾個方面對機械自動化設計進行優化設計分析：
4.1.機械自動化設計邁向數字化
作為機械制造技術中的核心環節，通過對數據進行數字化的方式實現快速傳遞，相互交流，并以機械設備的市場為基礎，對機械自動化優化設計進行科學地、正確地、分析處理。[2]以及對機械設備的防真模擬，正確數據的提供，對生機械自動化設計中的信息提供了全面的支持。對于機械設備占領市場也提供了便利的條件，并且對機械設備自動化的市場變化進行有效地調整。
4.2.機械自動化設計走向智能化
自打有了人工智能化這一說法以后，人們就可以逐漸地感覺到智能化將比其它所有的技術能都要強悍，都要有優勢。在機械自動化的發展過程上，已經難以離開智能制造系統了，這種系統其實就是將智能化的機器和人們的智慧結合在一起共同地行的人機一體化。[3]在對機械設備進行自動化設計時，人工智能系統不可以解決一些傳統方法中不能解決的問題。智能化機械電動化設計不僅可以達到人與機器的和諧合作，還可以使人們更好地利用機械自動化。大大減少了人們腦力勞動。對于人們在機械自動化設計中的腦力勞動可以得到很好地發展及延伸。人類已經可以很好地進行思維的復雜化，而人工智能系統可以將人類的這種復雜化思維能力得以輔地延續，并將有效地利用在機械自動化的優化設計中去。將機械自動化優化設計邁向智能化，達到一個新的飛躍。這就需要我們作出努力加強探索。加大機械自動化邁向智能化設計的分析研究。可以使機械自動化轉向智能化在企業自身發展中有一個平穩有效地發展。
4.3.機械自動化優化設計的基礎--虛擬自動化
對于每個機械自動化設計中都離不開圖紙進行設計，對機械設備成品的試驗中也是離不開圖紙的展示，最后達到機械自動化設計的完成。這樣的操作程序不僅浪費時間，而且對人員的浪費，時間上的浪費，以及企業財力方面的浪費都是一批不小的開支。當下計算機技術的發展迅速，以及各種聯系方式的發展，電子，網絡的迅速普遍。這就給機械自動化優化設計走向模擬化提供了十分便利的條件。人們可以有效地利用電子計算機技術及設備，對于傳統中大量的圖紙模型以及一些數據上的統計利用計算機將它們模擬出來。利用網絡的模擬，可以節省大量的人力，財力以及時間等。利用計算機網絡的模擬不僅可以第一時間對機械自動化設計數據進行溝通，交流。
機械自動化設計中不僅要全面地掌握計算機技術，還應該使虛擬環境下的各種技術之間的相互交換，以及各種設備之間的相互交換做到合理性。在一個充分虛擬的環境中將機械自動化進行優化設計工作。
4.4.機械自動化的環保優化設計
隨著人們生活水平的提高，對生活環境的要求也越來越高。由于地球的生態環境正在急劇地下降以及惡化中。 現在的人們已經開始慢慢地認識到對于環境的珍貴與保護當中。
機械制造業作為一個環境污染的重點企業。對于環境的污染已經夠成了相當大的危險。[4]如果環境已經出現了非常重要的污染。所以在進行機械自動化設計時，環保是首先要考慮在內的。在對機械自動化進行優化設計時，順應環保要求下進行優化設計，要降低機械對于能源的消耗，以于機械在排放可以做節能減排。機械自動化設計的必然趨勢是邁向環保型優化設計。
5.總結
機械自動化技術應用在每個國家都有著非常重要的地位，在我國更是如此，機械自動化的優化設計不僅要與世界先進的設計水平共求發展，還要在此基礎上研究出技術更高的機械自動化設計技術。使我國的機械制造業可以達到一個整體地發展。機械自動化技術的優化設計要基于以上幾個方面基礎上而創新發展。才可以有效地推進我國機械制造業的迅速發展。
參考文獻：
[1]李振華. 機械自動化技術發展趨勢探討[J]. 科技致富向導，2013，21：339.
[2]劉洋. 我國機械自動化發展前景[J]. 黑龍江科技信息，2011，05：7.
關鍵詞:結構優化;產品設計;創新方法
一、結構優化的層次與分類
不同的結構優化的方法是在研究對象、目標函數、約束對象、變量和尋優策略的不同要求上派生出來的日。由優化目標的深淺將結構優化劃分為三個不同層次:尺寸優化、形狀優化、拓撲優化、布局優化和結構選型優化。以上各層次按順序難度依次增加,收益依次增大。
(一)尺寸優化
在保持組件原有的結構形狀與拓撲結構不變的情況下,通過對設計變量的分析重組,尋求最佳的性能組合關系的優化方法。
(二)形狀優化
形狀的優化設計是指在設計域內的拓撲關系保持不變的情況下求得結構的邊界,使得這些邊界構成的結構組件達到理想的幾何形狀,并實現某種性能的最佳表現。
(三)拓撲優化
結構拓撲優化包括了連續結構和離散結構的拓撲優化。連續體結構拓撲優化,包括孔洞個數及形狀分布的優化,以及結構的邊界形狀的優化:離散結構的拓撲優化,就是在給定節點位置情況下,確定各節點的最佳聯結關系Ⅲ。
二、產品生命周期的設計制造環節
產品生命周期(Product Ljfecycle,PLC)的概念源于生產管理領域的產品的市場戰略。經過半個多世紀的發展,產品生命周期的概念和內涵也在不斷發展變化H。并行工程概念提出促使產品生命周期的概念逐漸從經濟管理領域擴展到了工程制造領域,將產品命周期的范圍從市場階段擴展到了研制階段,覆蓋了包括需求分析、產品設計、原料采購、制造裝配以及銷售維護階段。20世紀90年代以來,全球機械產品市場進入了大規模定制與個性化需求并舉的時代。在這種情況下,規模化的生產能力與機械產品的可靠性固然重要,而能否根據潛在客戶需求做出快速響應,已經成為未來裝備制造企業在激烈競爭中取勝的關鍵。這里我們將規模化機械產品的設計與生產過程加以分離,重點研究在結構優化的基礎上尋求創新產品的設計的思路,以期快速響應客戶需求。
三、基于結構優化的產品創新設計方法
產品的創新設計方法是指設計人員根據創造性思維的發展規律,在優化產品結構的基礎上總結的一系列的原理、技巧以及方法。這些方法或技巧,可以在各種創造、創新過程中得到借鑒,同時提高人們的創造、創新思維的能力和促進產品設計創新成果的實現效率。產品設計創新的方法對創新有十分重要的作用,它既能產生直接的創新成果提高創新概念到產品實現的效率,同時也可啟發設計人員的創新思維,提高創新的能力。機械產品的市場需求是進行產品設計創新的基礎,要把產品需求轉化為產品的創新設計成果,必須經過在原有的外形、尺寸及拓撲結構的基礎上通過創新設計方法來實現產品的創新功能。機械產品的設計創新分為兩個層次:一是運用工業設計的技術以及方法,以產品需求為基礎,開發出全新的產品,成為原創型設計創新:二是運用現代工業的設計方法對原有產品進行外觀以及內部結構的優化與改進,實現局部改進創新,稱為次生型設計創新。實際上,人類數百年的工業發展史中,開創性的原創型設計創新產品所占的比例微乎其微,大量實用性高的創新產品都是次生型設計創新的產物。同時,由于無需進行原創型設計創新所需要進行的大量原型設計,因而能夠有效提高機械產品的設計效率,減少設計環節所占用的時間。本文所介紹的基于結構優化的產品創新設計方法屬于次生型設計創新的范疇。
四、機械產品的次生型優化創新方法
針對機械產品的次生型優化設計創新是指以在原有產品設計的結構基礎上,在保留原有產品設計的核心功能與產品優點的同時,對該產品外形、拓撲結構等進行優化和再設計,使得新產品具備原有產品所不具備的 新功能和特征。產品的次生型優化設計創新是建立在產品的結構優化層次分類基礎上的創新活動,機械結構的布局包括尺寸、形狀、拓撲三個方面的信息,而尺寸優化、形狀優化和拓撲優化體現了結構優化中三個不同層次的問題月。針對機械產品尺寸、形狀、拓撲結構的優化創新設計,以產品基本架構組成零件之間的裝配關 系為前提,結構優化的關注點是有待改進或者進一步開發的結構要素。通常,這些結構要素在設計之初并不明確,隱藏在復雜的形狀、色彩以及結構形態之中,只有通過對多變的市場需求、多方面的用戶期望以及現有同類產品的優缺點進行深入分析,才能找出最具創新價值的結構優化要素。成功地選擇結構優化關注要素,為機械產品的創新思考確定清晰的方向。對機械產品的創新問題包含了優化問題的三個要素,即設計變量、目標函數以及約束條件,機械產品的次生型優化創新方法是TRJz。
發明解決理論中最常用的創新工具,也是全工程化的解決問題方式,對于創新思考的要素與方向難于把握的產品形態創新設計而言,這種高效率的創新解決方法不僅能夠提供明確的創新方向,而且能夠使創新設計人員準確把握創新要素,從而降低了創新思考的盲目性。
關鍵詞：液壓支架；強度；可靠性優化；設計
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，對液壓支架強度進行可靠性優化設計。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：
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[2]丁飛,王謙.液壓支架結構疲勞動態可靠性評估方法[J].中國安全科學學報,2015,25(06):86-90.
【關鍵詞】電潛泵；采油井；舉升設備；計算結果
隨著我國國民建設經濟步伐的加快，油田開發建設得到進一步的發展，企業若想減少油田開發過程中的投資成本，增加油田的經濟效益，就必須對采油井設備進行優化設計。電潛泵是一種無桿泵抽油設備，具有排量大、設備傳遞能量方式簡單和費用低等特點，目前廣泛應用于城市油田開發中。電潛泵的日常運行關系到油田開發的整體效率，如何全面掌握電潛泵井的工況，確保設備的安全工作，提高油田生產的技術水平就顯得尤為重要。電潛泵采油井舉升與其他舉升方式相比較，具有排量范圍廣、泵效較高、舉升揚程高等優點，可以較好地滿足油田提潛液力的需要，提高油田的綜合效益。本文通過對電潛泵采油井舉升設備工藝設計工作進行探討，以期提高系統的運行效率及減少電能的損耗。
1.電潛泵舉升系統設計方法
電泵舉升系統設計方法分為定產量設計、不定產量設計和供排協調分析設計。
定產量設計：以地層供液能力為基礎，畫出IPR曲線，選取設計產量，應用節點分析方法，可以自動或人工優選電潛泵、電動機、電纜、變壓器等設備。
不定產量設計：以地層供液能力為基礎，繪制出不同Pr或J時下泵深度與產量關系，自動或人工優選電潛泵、電動機、電纜、變壓器等設備。
供排協調分析設計：是以地層供液能力為基礎，畫出IPR曲線，選取設計產量，自動優選出電潛泵泵型，繪制出產量功率級數關系曲線，根據設計產量計算泵的工作參數，進而自動或人工優選電動機、電纜、變壓器等設備。
2.舉升設備選擇
2.1泵掛深度和泵型確定
（5）由公式計算所需總功率。
2.3選擇電動機
用上述方法計算出的泵功率為電動機在正常工作下要求的輸出軸功率。電動機的選擇取決于泵所需要的功率和套管尺寸。在最終選擇電動機功率時，要考慮分離器和保護器的機械損耗功率，每級分離器的機械損耗功率為1～1.5kW，每級保護器的機械損耗功率為1kW，同時還要考慮到電動機在對壓井液卸載時的工作情況。套管的規定決定了泵和電動機的最大外徑。在套管允許的情況下，要盡可能地選擇具有合適排量的最大直徑的電動機。
2.4選擇電纜
潛油電纜的規格直接關系到潛油電泵機組能否在最佳狀態和最經濟條件下運行。電纜型號可以根據井底溫度、電機功率、電壓和電流進行選擇。電纜的壓降損失和功率損失與電纜的截面積和長度有關，其電力損失直接影響采油成本。所以在選擇電纜時，盡可能選用截面積比較大的電纜。
3.現場實例
4.優化設計結果
5.結論及認識
通過探討電潛泵采油井舉升設備工藝設計工作，筆者總結出以下幾點結論：①利用電潛泵井生產宏觀控制圖中可以篩選出油田區塊潛力井；②通過電泵井的優化設計工作，在泵效，排量等參數的合理值范圍內，電泵井都達到了提液的目的；③根據油井不同含水率，不同的產量要求，可以選擇最合理的電潛泵來提高采油系統效率。
參考文獻：
關鍵詞:機械產品;設計;結構優化;技術應用
作為系統優化的一個步驟，結構優化設計是其中的重要一環，它需要全方位運用設計方面的技術知識，確定最佳的方法來滿足相關的需求。以往傳統的設計方法是操作人員選擇其他相關產品作為模型，依賴經驗和細致的觀察來確定方法，在設計后期還要通過測試判斷其是否符合要求，此過程不僅會浪費過多的人力物力，并且由于全過程都是人工操作，仍然存在質量等問題的安全隱患，降低了產品的質量。因此，確定結構優化技術，選用拓撲優化技術和尺寸優化技術相結合，并進行理論的計算和設計，確保產品的質量和精細度，才能既提高工作效率，又可以在激烈的市場競爭中占據一席之地。
1結構優化的流程
第一，首先設定好目標函數。作為結構優化的基礎，目標函數能夠精準確定機械產品的相關標準，并采用此函數做具體設計的要求設置，同時在確定目標函數時，還應當相應縮小應力以及變形程度的設計。第二，設計函數變量。在設定完目標函數后，需要進行函數變量的設計，主要包括過程中的參數，零部件的長度、寬度、角度，這些是影響機械產品質量和水平的重要原因，如果不能科學合理地確定這些參數的設置，就會在生產時出現不合格品，造成原料的大量浪費，直接增加了經濟成本，降低經濟收益率。第三，確定約束條件。設計完函數變量后，還有一個重要的工作步驟，就是確定約束條件，這些約束條件就是對函數變量施加束縛和一定的約束，包括極值、臨界范圍等。第四，確定和評估設計方法。確定設計方法是對機械產品進行設計和優化的最后一步，也是最為重要的一步，由于目前的設計方法種類繁多且各具優勢，就需要在眾多的方法中選出最適合的一種方法，并根據實際操作情況安排確定性價比最高的方法。在確定好方法后，實質上也就確定了機械產品的一套設計方案，但并不能根據這個方法就進行生產，實際投入使用前，還須經過專業技術人員的評估，從技術角度確定方案的可行性，只有這樣才能夠做到萬無一失，降低錯誤發生的幾率。
2結構優化的類型
2.1尺寸優化。尺寸優化是在機械產品外形和拓撲結構不變的情況下，改變設計變量或者進行分析重組，從而優化組合性能的優化方法。2.2形狀優化。形狀優化和尺寸優化相似，是在保證機械產品設計域內拓撲關系不變的情況下，去求解機械的結構邊界，通過改變邊界組合，組成新的形狀，從而使之表現出最好的性能狀態。2.3拓撲優化。按照機械產品設計優化的特點進行劃分，優化方法主要有三種:參數優化、形狀優化和拓撲優化，其中拓撲優化的工作原理是按照設定的目標采用合適的計算方法將應力較小區域中的材料進行剔除，能夠在設定好的空間中選擇最佳的材料種類和分布形式，從而幫助設計工作過程做出結構和性能最佳的零部件、框架結構以及內部加強筋的分布形式，從這里可以看出，拓撲優化不僅保證了產品的外觀形貌，并且也獲得了最合理的理論概念模型，可以有效促進產品的結構設計，充分發揮設計開發人員的創新理念，增強市場競爭力。2.4快速分析方法。提高控制性能函數的計算效率是目前急需克服的重難點問題。加強結構性能的優化才能夠有效配合實現綜合性能的最優。產品結構的動靜結合優化過程在近幾年也受到了相關技術人員的關注。采用近似分析技術能夠高效提高函數的計算過程，保證工作效率，然而這種方法在使用之前須做好前期的準備分析工作，并且計算過程通常也不夠精確。因此，引進新型的計算方法可以有效解決上述問題，實現協同優化。
3機械產品設計優化的方法策略
3.1提高設計人員的素質水平。首先要提高機械技術知識水平，只有熟練掌握機械相關知識，才能夠靈活運用，實現產品設計的優化。但除了機械知識以外，還應當加強其他知識的修養，主要有:第一，數學建模能力。這是最基本的工作內容。設計工作人員在進行方案設計時，不僅要規范，還要保證方案能夠被他人理解，只有具備一定數學建模能力的人員才能夠使用規范標準的數學語言將問題和設計方案表達出來，并在此基礎上確定模型，保證模型的實用性。第二，解答問題的能力。僅僅會建模還不夠，還應當能夠求解所建立模型的變量以及參數，這樣才能夠高效得出結果。比如對于隨機變量模型，一定要能夠快速求解隨機變量模型，才能夠計算出隨機變量的目標函數以及變量的數值。第三，對問題的處理能力。這是因為在確定完設計方案后，一個極其重要的步驟就是評價方案，一旦方案投入生產，就需有更多的人共同配合完成，而參與的人越多，就越容易造成大家對問題本身都一知半解，出現問題后也難以找到明確的責任人。這個時候，如果有一個能夠全程負責的人去追蹤過程，會在很大程度上降低問題的發生概率。3.2綜合運用所有學科的知識。設計的過程需要綜合運用所有學科的知識點，因為機械產品的結構設計不僅需要機械的專業知識，還附帶數學算法、數據分析、計算機等多個其他學科的知識，只有將這些所學的知識綜合運用，才能設計出合理、方便的機械產品。在進行學科知識總結運用過程中，首先要放眼全局，從整體角度出發，綜合考慮。然后再將設計的產品系統逐步分解，按照知識板塊分解成若干個單元，按照相對應的知識體系進行相應目標函數的確定，再按照理論知識的原理進行函數變量和優化方法的設定。分別設計好后，按照它們之間的聯系，一個一個地將它們連接起來，這樣就組成了一個完整的設計方案，最后可以根據整體設計的需求進行輕微地調試變動。3.3創新思維，杜絕重復。在設計過程中必須要做到自主創新，堅決避免重復，從現實角度出發，一定要有創新才能有廣闊的市場空間，重復的、沒有創意的東西很難贏得市場的青睞，也就是說，一個公司要想成長和進步，就必須推舊出新，避免墨守成規，最終導致被市場大環境所淘汰。因此，作為一個出色的企業，就要不斷創新，不斷保持市場活力，但在創新過程中要防止抄襲、重復等，作為設計研發人員，要不斷轉變思路，積極對產品進行改造，在推出新產品的同時，也要對原有產品進行改造，最終目的都是為了適應市場需求，使企業具有一定的競爭力。
4結語
隨著行業的發展，技術的進步，機械設計的難度越來越大，很容易讓設計研發人員陷入到無休止且煩瑣、混亂的工作中，機械設計優化方法的出現，解放了設計人員，特別是近年來，優化方法和CAE分析技術的結合，大大降低了設計人員的工作強度。隨著各種CAE軟件，如:ANSYS、MARC、ABAQUS等的投入應用，利用現代化的手段進行新產品的開發設計，滿足了越來越多的客戶需求。通過優化設計，在降低產品重量、提高產品性能的同時，把設計人員從繁重的工作中解放出來，激發了他們設計創新的熱情與積極創新的設計思路。機械制造工業正經歷一次深刻地變革。
作者:畢德勝 單位:豐諾植保機械制造有限公司
參考文獻:
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關鍵詞：建設項目；投資控制；成本控制
一必須通過優化設計來有效控制項目成本
1 設計方案對項目投資有重大影響
工程建設過程包括項目決策、項目設計和項目實施三大階段。進行投資控制的關鍵在于決策和設計階段，而在項目作出投資決策后，其關鍵就在于設計。據研究分析，設計費一般只相當于建設工程全壽命費用的1％以下，但正是這少于1％的費用對投資的影響卻高達75％以上，據統計，在滿足同樣功能的條件下，技術經濟合理的設計，可降低工程造價5％―10％，甚至可達10％-20％，如某工程為多層框架結構 (4層)，設計單位按常規設計為獨立基礎，由于多層廠房荷載較大，致使獨立基礎的單體尺寸較大，埋深較深(―3．2m)，事后經其他設計人員分析如采用柱下條基，可節約大量的砼，并可降低埋深減少土方開挖，相比可節約投資20多萬元。
2 優化設計未能引起重視的原因
(1)政府主管部門對優化設計監控不力。
長期以來，形成了一種設計對業主負責，設計質量由設計單位自行把關的觀念。主管部門對設計成果缺乏必要的考核與評價，而方案的經濟性則問及更少。另外，對設計市場管理不夠，越級、無證、掛靠設計時有發生，從而導致設計質量下降，加之由于設計工作的特殊性，不同的項目有各自的特點，所以針對不同項目優化設計的成果缺乏明確的定性考核指標。
(2)業主要求優化設計的意識不強。
目前，業主往往把投資的控制重心放在施工環節上，而對設計環節重視不夠。其原因：一是對設計影響投資的重要性認識不夠；二是無法很好地選擇設計單位；三是業主由于專業知識上的限制；四是有些業主經濟實力雄厚，項目建設趕時髦，求新穎，根本不提優化要求；五是有些業主自身對工程應具備的功能要求及應達到的目標不明確，要求出圖時間緊，又壓低設計收費，從而也影響了優化設計的開展。
(3)優化設計運行的機制不夠完善。
優化設計的運行需有良好的機制作為保證。而目前的狀況，一是缺乏公平的設計市場競爭機制，設計招標未能得到推廣和深化，地方、行業、部門保護嚴重；二是價格機制扭曲，優化不能優價；三是法律法規機制薄弱。
3 加強優化設計的幾點建議
(1)主管部門應加強對優化設計工作的監控。
為保證優化設計工作的進行，開始可由政府主管部門來強制執行，通過對設計成果進行全面審查后方可實施。第二，應加強對設計市場的管理力度，嚴格通過資質管理、人員注冊、設計招標、圖紙審查等環節來規范設計市場，減少黑市設計。第三，利用主管部門的職能，總結推廣標準規范、標準設計、公布合理的技術經濟指標及考核指標，為優化設計的進行提供良好服務。
(2)加快設計監理工作。
通過設計監理可打破設計單位自己控制自己的單一局面。
(3)建立必要的設計競爭機制。
為保證設計市場的公平競爭，設計經營也應采用招標投標，完善設計招投標的相關環節。
設計單位為提高競爭能力，在內部管理上應把設計質量同個人效益掛鉤，促使設計人員加強經濟觀念，把技術與經濟統一起來。
(4)完善相應的法律法規。
優化設計的推廣還應有一定的法律法規作為保證，目前已有《合同法》、《建筑法》、《招投標法》、(建筑工程質量管理條例》等在規范項目建設工作，但這些都是從項目建設的總體出發，對設計方面的規范不夠具體，因此為更好地監督管理設計工作，還應建立和完善相應法律法規，如設計監理、設計招投標、設計市場及價格管理等。
二加強對施工的管理來實現項目成本的控制
項目管理的主要內容是“三控制二管理一協調”，即進度控制、質量控制、費用控制、合同管理、信息管理和組織協調。施工項目的生產要素有勞動力、材料、機械設備、技術和資金。
1 項目管理的施工系統
項目管理的施工系統包括技術、社會、經濟三個分系統，這三者是施工項目系統的三個不同的側面，三者密切相關、相互作用、相互影響。
(1)技術系統。技術系統是三個分系統的核心，因為施工項目管理的最終目的是向業主交付低成本高質量的工程產品。施工活動關鍵是技術性活動，只有采取先進的技術措施，才能做到低投入高產出，并創造優質產品。確定科學、合理的施工方案與施工工藝是技術系統的重要內容。
(2)社會系統。項目管理，人是第一要素。工程施工項目的第一責任人項目經理除必須具備較高的政治素質、具有較全面的施工技術知識、具有較高的組織領導工作能力。
(3)經濟系統。經濟系統是與技術系統、社會系統相伴隨而發生的，是一個投入和產出的系統。項目成本控制，指在項目成本的形成過程中，對生產經營所消耗的人力資源、物質資源和費用開支，進行指導、監督、調節和限制，及時糾正要發生和已經發生的偏差，把各項生產費用控制在計劃成本的范圍之內，保證成本目標的實現。
2項目成本控制原則
施工項目成本控制原則是企業成本管理的基礎和核心，施工項目經理部在對項目施工過程進行成本控制時，必須遵循以下基本原則。
(1)成本最低化原則。施工項目成本控制的根本目的，在于通過成本管理的各種手段，促進不斷降低施工項目成本，以達到可能實現最低的目標成本的要求。在實行成本最低化原則時，應注意降低成本的可能性和合理的成本最低化。一方面挖掘各種降低成本的能力，使可能性變為現實；另一方面要從實際出發，制定通過主觀努力可能達到合理的最低成本水平。
(2)全面成本控制原則。全面成本管理是全企業、全員和全過程的管理，亦稱“三全”管理。項目成本的全員控制有一個系統的實質性內容，包括各部門、各單位的責任網絡和班組經濟核算等等，項目成本的全過程控制要求成本控制工作要隨著項目施工進展的各個階段連續進行，應使施工項目成本自始至終置于有效的控制之下。
(3)動態控制原則。施工項目是一次性的，成本控制應強調項目的中間控制，即動態控制，因為施工準備階段的成本控制只是根據施工組織設計的具體內容確定成本目標、編制成本計劃、制訂成本控制的方案，為今后的成本控制作好準備。
3項目成本控制措施
控制項目成本的措施歸納起來有三大方面：組織措施、技術措施、經濟措施。
(1)組織措施。項目經理是項目成本管理的第一責任人，全面組織項目部的成本管理工作，應及時掌握和分析盈虧狀況，并迅速采取有效措施；工程技術部是整個工程項目施工技術和進度的負責部門，應在保證質量、按期完成任務的前提下盡可能采取先進技術，以降低工程成本；經營部主管合同實施和合同管理工作，負責工程進度款的申報和催款工作，財務部主管工程項目的財務工作，應隨時分析項目的財務收支情況，合理調度資金。
(2)技術措施
①制訂先進的、經濟合理的施工方案，以達到縮短工期、提高質量、降低成本的目的。施工方案包括四大內容：施工方法的確定、施工機具的選擇、施工順序的安排和流水施工的組織。正確選擇施工方案是降低成本的關鍵所在。
②在施工過程中努力尋求各種降低消耗、提高工效的新工藝、新技術、新材料等降低成本的技術措施。
③嚴把質量關，杜絕返工現象，縮短驗收時間，節省費用開支。
(3)經濟措施
①人工費控制管理。主要是改善勞動組織，減少窩工浪費；實行合理的獎懲制度；加強技術教育和培訓工作；加強勞動紀律，壓縮非生產用工和輔助用工，嚴格控制非生產人員比例。
②材料費控制管理。主要是改進材料的采購、運輸、收發、保管等方面的工作，減少各個環節的損耗，節約采購費用；合理堆置現場材料，避免和減少二次搬運；嚴格材料進場驗收和限額領料制度。
關鍵詞：仿生 蜻蜓 撲翼飛行器 數學模型 仿真分析
中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）09（c）-0059-04
自古以來人們就夢想著在天空自由翱翔，對鳥的生理結構和飛行原理等方面所做的研究和獲得的靈感，使人類乘著飛機上了天。昆蟲與鳥相比，具有更大的機動靈活性。對昆蟲生理結構和飛行機理的研究，將仿制出具有更大飛行靈活性和自由度的新型飛行器。最近幾年，在昆蟲空氣動力學和電子機械技術快速發展的基礎上，各國紛紛開始研究拍翅飛行的仿昆飛行機器人，使得仿生昆蟲飛行機器人成為機器人研究最為活躍的前沿領域。仿生撲翼飛行器是一種模仿鳥類或昆蟲飛行，基于仿生學原理設計制造出來的新型飛行器。該類飛行器與固定翼和旋翼飛行器相比，它具有獨特的優點，如：原地或小場地起飛；較強的機動性能，尺寸小，便于攜帶，飛行靈活，隱蔽性好等。因此，在國民經濟各領域尤其是國防領域有著十分重要而廣泛的應用。本文根據蜻蜓飛行時的運動特性設計出一種由齒輪連桿機構組成的微型撲翼驅動機構，對機構進行了數學建模設計優化，并基于Catia進行了仿真分析。
1 基于四桿機構對仿生蜻蜓撲翼飛行器的動力設計
仿生學研究表明，動物飛行能力和技巧的多樣性多半源于它們的翅膀的多樣性和微妙復雜的翅膀運動模式。撲翼飛行器是借助機翼的上下撲動來產生升力和推力，這需要設計出高效可靠的撲翼驅動機構本設計采用了對稱齒輪桿機構來實現機翼的上下往復運動。仿生昆蟲飛行器通常具有小尺寸、便于攜帶、行動靈活和隱蔽性好等特點，仿昆飛行器的飛行性能和物理特性是雷諾數極小，表面積與體積之比很大，總質量嚴格受限。而動力裝置所占體積會直接影響到飛行器的大小，所以本設計從動力裝置出發。
1.3 基于Catia運動仿真并測量分析
2 動力模塊的實現
考慮實際功率以及驅動效率，選定齒輪連桿機構進行驅動，并將連桿L1對稱設計，如圖6、7所示。
3 仿生蜻蜓撲翼飛行器的整體結構及模擬運動
運用catia對設計的撲翼飛行器的零件進行裝配，得到完整的設計如圖9所示。
4 結論
微型撲翼驅動機構的設計優化與仿真研究是微型撲翼飛行器設計中的關鍵環節。對蜻蜓撲翼運動進行了研究，設計出一種齒輪連桿驅動機構做了以下工作：（1）提出了一種齒輪連桿機構模仿蜻蜓運動的微型撲翼驅動機構設計方案。（2）采用基于優化的機構設計方法對四連桿驅動機構進行優化設計，建立了數學模型，得到了驅動機構各桿件及傳動角等參數和運動參數。（3）利用CATIA完成的仿生蜻蜓撲翼機構的設計并對其進行了仿真分析。得到的結論與數學模型分析結論一致，驗證了該機構的可行性。
仿生撲翼飛行器處于不斷的探索過程中。用機械裝置去實現撲翼飛行的復雜運動模式是一項挑戰，我們要不斷的嘗試與探討。隨著新材料、新工藝、計算機技術、先進制造技術的不斷發展，在不久的將來仿生蜻蜓撲翼飛行器可以在空中翱翔。
參考文獻
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關鍵詞：冶金機械 綠色技術 綠色設計
前言
隨著我國社會和經濟的飛速發展，當前我國的冶金機械已經取得飛速進步。在進行冶金機械設計的過程中，綠色設計理念深入人心，已經成為當前設計的核心理念。通過開發綠色技術可以有效提高對經濟、資源的使用效果，實現我國經濟可持續發展，對我國當前的資源、人口問題具有非常好的促進效果。綠色設計主要是通過現代科技手段，節省能源，在進行設計的過程中通過對資源進行合理配置，確保從最低限度降低環境污染。
1.冶金機械綠色技術
冶金機械綠色技術主要是利用當前的先進技術對世界范圍內環境進行保護的一種綠色科技手段。在進行冶金機械綠色技術實施的過程中，設計人員要將資源節約和能源節約作為一種目標形似，確保產品及產品生命安全周期以環境和資源消耗為基礎，實現對資源性能、質量、開發整體的綜合控制，對設計因素進行優化，達到控制成本、降低消耗的目的。
冶金機械綠色技術通過將綠色設計技術應用到機械的產品設計、制造、使用以及回收的各個階段，從最大限度減少了對資源的浪費，降低了對環境的污染，已經成為當前我國冶金機械中的一項關鍵技術。通過冶金機械綠色技術可以有效降低設備生產對環境的干擾，實現自然環境和冶金機械生產促進效果，建立和諧的自然生產環境，對我國資源節約型，社會環保型局勢具有至關重要的作用。
2.冶金機械綠色技術控制要點
當前我國的冶金機械存在很大噪聲，對周圍的環境及居民生活狀況具有非常嚴重的影響。在進行冶金機械生產的過程中，廢氣排放、熱輻射現象嚴重，泄漏事故時有發生，已經成為阻礙我國冶金事業發展的關鍵。為了提高我國的冶金機械效益，促進我國冶金業更好更快發展，在進行冶金機械綠色技術設計的過程中，我國要實現以下幾方面工作，確保從本質上完成可持續發展道路目標，構建和諧社會主義社會。
2.1.冶金機械綠色技術中要對原料進行有效選取，確保原料的可再生、易分解、可回收性，提高原料在生產過程中的使用效果，降低對環境的影響，減少環境污染現象。第二，在生產過程中冶金機械綠色技術要對工業三廢進行有效設計，確保在生產的過程中有效對廢水、廢氣以及廢液進行處理，實現冶金機械生產過程中的零排放，從本質上實現對三廢的控制作用。第三，做好機械的減震除噪工作，減少機械噪聲對周圍環境的影響。在進行冶金機械生產的過程中，機械很容易出現大幅振動，產生巨大噪音，因此設計人員要加強對冶金機械的噪聲消除設計，使用隔震性較好的彈性支撐或高性能的消聲器減少噪聲，降低對自然環境的干擾，保證施工作業的清潔性。
3.冶金機械綠色技術設計
3.1.冶金機械綠色技術設計主要內容
綠色設計的主要目的是為了制造綠色產品，保證綠色產品質量符合實際生產需求。因此在進行設計的過程中，設計內容要建立在最大綠色特征和綠色貼近度上，從本質上提高對技術的應用效果。在進行冶金機械綠色技術設計的過程中，主要設計內容要遵循以下幾方面。
3.1.1.產品全周期目標設計。在進行冶金機械綠色技術設計的過程中，產品綠色周期要貫穿整體壽命，確保產品在生產、使用、回收、再利用過程中均符合綠色特征，能夠減少對環境的污染程度，提高對資源的利用效果，降低能源消耗。
3.1.2.環保設計。綠色產品具有非常高的綠色性質，要完全與環境友好相容，能夠降低對環境的影響。因此在進行設計的過程中，設計內容必須要將綠色材料性質進行充分分析，將機械對環境的影響降到最低。
3.1.3.源利用性設計。在進行冶金機械綠色技術設計的過程中，設計人員要保證實現資源利用性設計，確保資源利用效果符合當前的發展要求。要對材料的用量和種類進行控制，減少對環境或材料的危害。
3.1.4.對回收設計進行簡約。在進行回收設計的過程中，相關人員要減少對零件、材料的回收效果，充分對回收材料的性質進行研究，確保從本質上提高可回收的效果。
3.2.冶金機械綠色技術設計方法
在進行冶金機械綠色技術設計的過程中，常選取的方法為生命周期設計法。該方法主要是在產品的生命周期中對產品綠色性質進行要求，確保綠色特征貫穿在產品的設計、生產、使用、回收、再利用全過程。在該設計過程中要進行全程評估和分析，保證綠色度符合設計要求。
除此之外，常用的冶金機械綠色技術設計方法還包括并行設計、可靠性設計、系統設計、有限元設計、優化設計、工業設計、壽命設計、模塊設計及人機工程設計等。
3.3.冶金機械綠色技術系統設計
冶金機械綠色技術系統設計主要包括動力裝置、液壓系統、工作機構、操縱控制結構四方面。
3.3.1.動力裝置
動力裝置設計過程要對能源進行有效選取，保證使用配套清潔能源，對機械能源進行改變或改良；要實現材質的輕量化，使用鋁合金或尼龍等代替機體、齒輪等，實現節約能源；要進行除噪設計使用大容量消聲器；要使用全塑風機及罩殼等進行減振。
3.3.2.液壓系統
在進行液壓系統設計的過程中，要保證工作介質的綠色化，使用無毒性壓油，利用純水作為介質，充分進行回收再利用；要簡化設計技術，使用組合化和集成化設計的元件及系統；要采取防振、隔聲裝置措施，對污染進行有效凈化，實現防污染、抗噪聲設計。
3.3.3.工作機構
工作機構要使用變頻無級調速提高工作能力。
3.3.4.操縱控制機構
在進行操縱控制機構控制的過程中，要實現光機電一體化，使用新式的操作方式將設備結合在一起，降低操縱難度；要采取可靠性設計、工業設計、優化設計、有限元設計等進行操縱控制，完成主體設計。
總結：
依照我國可持續發展戰略目標，冶金機械綠色技術已經成為當前冶金行業發展必然措施。在進行冶金機械綠色技術研究的過程中，設計人員嚴格控制好冶金機械材料、廢物及噪音，對影響因素進行全面控制。要根據冶金機械綠色技術設計內容，對冶金機械綠色技術設計進行細化，依照設計方法原理，實現對動力裝置、液壓系統、工作機構、操縱控制機構的主體設計。通過建立完善的冶金機械綠色技術系統，從本質上提高冶金機械綠色技術的實際應用效果，確保我國冶金行業飛速發展。
參考文獻：
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(1)能減少大量的人工計算工作，避免多次試制零部件及機構過程，節省材料、人力資源。
(2)仿真后能及時快速修改數據和設計圖紙，縮短時間，可重復仿真實驗修改，做到一次試制成功達到更高的質量要求，搶占市場先機。
(3)能適應當前以計算機為主要的辦公平臺需要，開展網絡化協同設計制造新模式，快速傳輸、交換數據和圖紙，實現由過去的串行設計制造過渡到并行設計制造的模式，提高創新機械設計生產效率。
2虛擬樣機技術應用現狀
2．1虛擬樣機技術應用現狀及常用軟件
仿真軟件如ADAMS(Aut01natjcDynamicAnal-ysisofMechanicalSystem)、DADS、SIMPACK、ANSYS、WorkingModel、SolidWorks、IDEAS、PHOERNIS(Para-bolicHyperbolicOrEllipticNumericalIntegrationCodeSeries)、SIMILINK等，這些軟件的功能各有側重并均有各自的優勢和應用領域。
2．2我國虛擬樣機技術應用農機設計領域現狀分析
2．2．1兩種設計方式
前后兩種方式比較:前者受試驗室外環境影響，存在用時長，材料和人工費高，靜態和動態分離設計等缺陷;后者時間明顯縮短，計算分析準確，靜態和動態結合優化設計，試制物理樣機次數少，能保障質量優，出新產品快，物料、人工成本較低，還可實現并行多公司同時設計生產后迅速組裝等優點，因此新的設計開發過程明顯優于傳統的開發過程。
2．2．2虛擬樣機技術在農業機械中應用現狀特點
(1)農機企業發展存在滯后性虛擬樣機技術依托計算機技術而存在和發展，因此我國的農機設計行業計算機技術應用相對于其他如航空和汽車等設計制造業有一定的滯后性，原因有以下幾點:由于行業的資金實力不夠，農業機械類院校發展重視不夠，學習農業機械專業的積極性不高，導致農業機械專業院校投入不足、發展緩慢，因而高技術農機設計開發人才規模小，農機企業的銷售方式單一，銷售量及利潤低，技術人員待遇低，導致企業壯大困難，缺少足夠的資金投入研發，引進、留住人才困難。農機企業上市較少，目前有一拖股份，吉峰農機等十余家上市公司，很多農機企業還是作坊式企業，科研和先進制造技術運用較少。因此制約了虛擬樣機技術的應用和推廣實踐。
(2)在農業機械裝備中的應用，在高校研究機構中逐漸形成團隊化，成果轉化步伐加快。如中國農業大學，華南農業大學，廣西大學，分別在不同的應用方向取得了顯著的效果，華南農業大學首次把虛擬樣機技術應用到機械手的研究中，并相繼開展機械手在水稻拋秧機和水果采摘機器人等方面的應用，實現了整體設計方案的優化;廣西大學對甘蔗收獲機整機及關鍵部件的虛擬樣機模型進行了一系列連續深入的研究后，建立了基于產品數據管理(PDM)的甘蔗收獲機可視化虛擬設計平臺，涉及整個產品生命周期的描述、控制和管理，基于虛擬樣機技術的農業機械裝備正逐漸從對虛擬樣機模型的理論研究指導物理樣機試制階段發展到產品化生產階段，并取得了一定的經濟效益。另外如山東農業大學，華南理工大學、沈陽農業大學等學校的學者們也致力于研究這項技術在農機設計制造中應用與推廣實踐。
(3)國內的研究者越來越多，并取得了一定成果。龐思紅等完成了液壓挖掘機虛擬樣機技術的實現，李寒杰在虛擬樣機技術及其在工程機械領域的應用中構建了研究平臺，王朝娜等通過比較傳統產品開發模式和基于虛擬樣機技術的產品開發模式的不同來說明虛擬樣機技術在我國農業裝備中的應用及發展前景。李勇等將虛擬樣機技術應用在小型農用裝載機設計中的，利用Solid－Works設計裝載機虛擬樣機的過程，實現了設計制造周期不足兩個月。馬斌強等闡述了虛擬樣機技術的內涵和特點，并結合農業機械系統的特點，概述了虛擬樣機技術在農業機械領域中應用的情況。馬少輝，韓勇總結了虛擬樣機在農機設計中應用存在四個方面的制約因素。李杰等展望了農業機械虛擬樣機設計發展方向:①多柔體系統的建模與仿真技術;②協同仿真技術;③多目標(學科)設計優化技術。還有馬少輝、王剛、陸林、李霞、李勇、王凱湛、張布、蘇中濱等很多學者、專家都在為虛擬樣機技術在農業機械設計生產中的應用做出了貢獻，并取得了一定成果。這些科技工作者的辛勤勞動和努力，使虛擬樣機技術更加快速的應用和普及到農機設計制造的各個環節及各類農機的設計生產中。
3虛擬樣機技術對農業機械設計助推作用
任何一項技術的誕生對社會發展都會起到一定推動作用，虛擬樣機技術對航空、汽車等行業的促進作用已經凸顯，它在農機設計與制造領域中的應用已經起步，隨著我國現代化進程加快，應用的科研機構、企業不斷增多，領域日益廣泛，正是由于科研機構的應用，培養出了大量的相關技術人才，企業的實踐已不再限于實驗室。我國近幾年農機企業和研發機構發展也在提速，國家的農機補貼政策落實，勞動強度減少，我國社會財富積累增加，使農機的購買力增強;航空、汽車行業的發展帶動，給農機企業的擴張提供了動力;企業競爭加劇，因此運用新技術新工藝的欲望和可行性也在提升，這推動了虛擬樣機技術在農機設計中的運用和推廣。這種推動作用會促使農機的設計制造更快更好的發展，由我國現階段的農機制造大國成為農機設計制造強國邁進早日變為現實，真正實現農機設計制造的現代化。推動作用會使農機的設計呈現以下特點:①發展和創新設計速度更快;②規模增大，應用程度更深;③由單個的設計變為多個設計同時進行的協同設計;④單機的模擬仿真變為多機的系統仿真;⑤創新設計和優化設計必然。
4結語
關鍵詞：液化氣體罐車； 封頭應力； 有限元； 優化分析
中圖分類號： U469.6 文獻標志碼：B
Abstract：A finite element model of the tank body of a liquefied gas tanker is built by ANSYS， and the stress is analyzed under different working conditions with four kinds of inertia forces. The results show that， among the working conditions， while the tanker is subjected to one times gravity load in the horizontal direction which is vertical to the moving direction， the maximum local stress at the connection between rear head and tank body occurs； it is not economic and rational to reduce the local stress by only increasing the head thickness or the tank body thickness. The effect of the size and position of the Vshape support on the stress at the head is studied， the size and position are adjusted to reduce the maximum local stress， and the strength meets the requirements.
Key words：liquefied gas tanker； head stress； finite element； optimization analysis
0 引 言
20世紀70年代末期，隨著液化石油氣開始成為工業和居民生活的燃料，液化氣體罐車制造業開始從無到有的歷程.經過40年的發展，液化氣體罐車由單車發展到半掛車，而罐車的輕量化也在近年來提上發展日程.[1]
罐式半掛車運輸的多數是易燃、易爆甚至有毒的液化氣體，并且罐車在運輸過程中還承受不穩定的慣性載荷.要確保運輸安全，罐車在設計、制造過程中必須嚴格滿足技術規范要求.[2]
對于半掛車罐體的分析，前人已經進行大量的研究，總結相關文獻，可以分為4個方面：強度分析、失穩分析、模態分析和流場分析.唐應時等[3]對無梁半掛車的罐體進行有限元分析，并通過模態分析獲得罐體和支座的前6階模態；劉雪梅[4]對半掛車常見的4種工況進行有限元分析，并通過穩定性分析求得罐體的臨界失穩壓力；魏冬雪[5]對低溫液化氣體儲罐進行強度分析和模態分析，考慮熱、風和地震載荷對罐體的影響，并對內外筒體的連接結構進行改進；陳志偉[6]對充有黏性不可壓介質的臥式柱形罐車內部介質的縱向和橫向晃動進行模擬，獲得液體晃動的固有頻率.
通過對某半掛車罐體常見的4種工況進行強度分析，發現4種工況下后封頭的局部膜應力均較大，甚至在危險工況下會超過許用應力值.對于常規設計而言，降低封頭高應力區的解決辦法一般是增加封頭的厚度，然而這樣是不經濟的，也是不合理的.對于如何解決這個問題，一些學者也給予關注，例如，許明[7]研究液化氣體運輸車V型支座對罐車的安全運行的影響，并給出罐車失效的2個案例；針對罐車后封頭與V形支座連接處頂端處開裂案例，分析事故發生的原因并提出應對措施，如在V型座與罐體連接部位增加補強板、保證V型座直線度、合理的焊縫布置以及避開邊緣應力區等.本文從力學分析的角度，使用優化分析方法，通過改變V型支座的尺寸和位置，量化研究其對封頭應力的影響，以解決封頭應力超標的問題.
1 V型支座與罐體的連接方式
本文研究的半掛車罐體與V型支座間采用焊接的連接方式，V型支座由V型板和撐板組成，其中兩端的撐板與筒體焊接，其余撐板只起加強V型支座的作用，故本文在建模中只考慮兩端的撐板.在ANSYS中，通過布爾運算將V型座與罐體連在一起模擬相互間的焊接.罐體與V型支座連接示意圖見圖1.
前文已經指出，后封頭靠近V型支座處的膜應力較大，甚至會超過許用應力值.本文通過改變V型支座的結構，探究造成封頭局部膜應力較大的原因，從而間接確定較為合理的V型座結構形式.半掛車的結構和設計參數見表1.
半掛車筒體和封頭的材料均為Q370R，牽引座、V型支座以及所有墊板的材料均為Q345R，人孔凸緣的材料為16MnⅢ.
2 優化原理與優化模型
2.1 結構優化技術
優化就是在滿足既定的技術和經濟條件下，通過賦予設計參數合理的數值，使所設計的產品達到最優的過程.結構優化技術包括尺寸優化、形狀優化和拓撲優化3個層次.尺寸優化是一種參數優化技術，即通過改變設定參數的值得到最優尺寸的一種優化技術.形狀優化和拓撲優化分別通過改變邊界形狀和結構布局達到優化的目的.[89]
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【關鍵詞】煤礦機械；故障；原因；措施
前言
煤炭作為中國的第一大能源，能否保證煤炭安全有效的生產，將會直接影響到整個國民經濟的發展。在煤礦企業中，除大量采煤工人外，煤礦機械設備則是保證煤炭生產的主要因素和必備條件。實踐證明，在生產過程中，由于各種原因所導致機械設備頻繁發生故障，嚴重影響了煤炭的有效生產。
1.傳動齒輪損壞及防治措施
1.1 傳動齒輪損壞
在意外嚴重過載情況下，或者當材料所承受的彎曲應力超過的其彎曲極限應力時，輪齒過短就會容易引起輪齒折斷。若齒輪嚙合面間的油膜被破壞，在高速重載情況下，就會致使兩輪齒的金屬面直接接觸，熔焊在一起，如果軟齒部分發生了接觸，就會導致齒輪沿滑動的方向被起溝、撕下；在低速重載情況下，齒面間的油膜由于不容易形成，也容易發生膠合破壞。在輪齒工作工程中，齒面的接觸應力的變化是按照脈動循環變化的，若其超過了材料的接觸疲勞極限值，在超載荷多次重復作用下，齒輪的齒面表層就會出現細小的疲勞裂紋。點蝕通常開始于輪齒的節線以下，這種麻點將會致使應力增大，麻點間的金屬疲勞也就會引起齒廓的破壞。如果輪齒嚙合的不合理，就會造成沖擊負荷或者超負荷，相對較軟的輪齒部分的金屬將會產生塑性變形。若輪齒嚙合的不合理較為嚴重，在齒頂的端部或邊棱就會發生齒頂變圓、飛邊，致使被動齒輪的節線附近升起成脊形，主動齒輪的齒面上出現凹洼，從而引起齒面塑性變形，使齒面失去正確的齒形。
1.2 防治措施
（1）優化設計齒輪。在不加大煤礦機械齒輪外形尺寸的條件下，尤其是那些承受重載或沖擊載荷的采掘運輸機的齒輪，需要進行進一步的設計參數優化，科研技術攻關，從而增強齒輪的強度，提高齒輪的使用壽命。優化設計的內容包括：優化選材、優化齒形的結構、修正強度計算公式、準確計算載荷、先進的加工和處理工藝、有效的參數、合理的硬度和嚙合參數、提高表面的光潔度等，同時提高系列化、標準化的程度等；（2）根據韌性、強度、工藝性能等要求，進行綜合考慮，選擇合適的齒輪材料；（3）保證不同加工工序中基準的精度以及基準的轉換，保證掌握齒輪的修緣、精磨工藝，齒輪精度的綜合檢驗；（4）表面強化處理、熱處理。煤礦機械設備齒輪的承載能力，除取決于材料表面的硬度外，材料表層的向芯部過渡區的剪應力與剪切強度的比值也是影響承載能力的重要因素，該比值不可以大于0.55。目前，進行齒輪硬化處理方法中最理想的方法就是深層滲碳淬火，它不但可以提高芯部的硬度，而且產生的過渡區殘余拉應力較小，且具有充足的硬化層深度。一般情況下，齒面的含碳量應控制在0.8～1％為宜，由于齒面到芯部的硬度梯度需緩和，因此滲碳齒輪經過淬火和回火工藝后，要消除齒輪表層的殘余內應力；（5）煤礦機械設備大多采用低速重載齒輪，接觸應力很大，對齒輪的磨損失效的影響較大。因此，輪齒接觸表面的局部彈性變形也不可忽視。此外，由于齒輪在共軛嚙合過程中，除切點部位外均以滾、滑方式運行工作，因此要根據不同的齒輪，選用合適油。
2.引起液壓系統泄漏的因素及解決方法
煤礦機械設備中最常見的故障之一就是液壓系統的泄漏，如果不及時排除泄露故障，將會影響到煤礦機械正常的工作。現今，我國80％左右的煤礦機械的液壓系統管路都是采用軟管進行連接。主要有以下因素引起液壓系統泄漏：（1）振動或沖擊造成管接頭出現松動，從而導致液壓系統漏油；（2）其他液壓件的表面處出現漏油現象；（3）橡膠密封與液壓油不相容發生變質，或者是油溫過高，導致了元件內部出現泄漏。此外，管路安裝不合理、膠管的質量較差等因素，也經常會引起液壓系統發生泄露現象。
解決液壓系統泄漏的方案：（1）由于接頭之間的密封性能不良等原因，引起管接頭處出現漏油，將其拆卸并重新擰緊即可。若是由于接頭密封處的加工精度不夠引起，則可選用符合要求的管接頭；（2）對于表面處發生漏油的情況，可著重考慮密封件的老化，或者整密封件的預壓量進行解決；（3）油溫、油質等因素極易造成內泄漏，對于發生內泄漏的情況，需要及時進行維修或更換，從而提高液壓系統的效率。為了避免膠管質量差導致系統泄漏，在符合壓力要求的前提下，需選用正規廠家的產品進行更換。此外，進行合理正確的連接管路，也可以增大膠管的使用壽命。同時，避免致使膠管不必要的過早損壞，減小故障發生的幾率。
3.油溫過高
如果系統的油溫過高，就會導致整個系統中的密封裝置退化變質，密封性能減弱。實際上，有很多原因都會影響液壓油發熱，不合理的系統設計也會造成油溫過高。例：如果油箱的散熱面積不夠、系統中也沒有卸載回路，那么系統在停止運行后，仍會處在高溫狀態。細長彎曲的油管或元件選擇失誤，將會導致系統的壓力過大。元件加工、裝配精度的質量低下，零件在運行中的摩擦就會過大或泄漏嚴重，造成過大的容積損失等，這就屬于系統制造的問題。所以，系統在運行中，工作人員應時刻注意保證油泵中有足夠的油位，從給系統提供一個循環冷卻環境，此外，還要保證油泵的清潔，黏附在油管、油箱上的污物需及時清除，從而提高系統的散熱性能。此外，要正確選用合適的黏度液壓油，如果黏度過高，在運行中油就會產生大量的消耗；如果黏度過低，會增加泄露事故發生的幾率，并且兩者都會引起油溫升高。如果液壓油發生變質，也會降低油泵容積的效率，增加零件運行中的摩擦損耗，導致系統運行過熱。因此，在保持液壓油干凈的同時，還要勤換液壓油，也要注意經常檢查更換閥內彈簧。
結束語
現今，我國煤礦機械設備發生事故的幾率一直都較高，煤炭的生產和運輸過程產生了嚴重影響。本文對煤礦機械常見的故障進行了分析、討論，對改善煤礦機械設備事故率多的現狀，具有一定的現實意義。
