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摘要：在機械优化设计的实践中，机械优化设计是一种非常重要的现代设计方法，能从众多的设计方案中找出最佳方案，从而大大提高设计的效率和质量。每一种优化方法都是针对某一种问题而产生的，都有各自的特点和各自的应用领城。在综合大量文献的基础上，总结机械优化设计的特点，着重分析常用的机械优化设计方法，包括无约束优化设计方法、约束优化设计方法、基因遗传算方法等并提出评判的主要性能指标。
关键词：机械;优化设计;方法特点;评价指标
一、机械优化概述
机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的一门科学，它包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状的优化设计等诸多内容。该领域的研究和应用进展非常迅速，并且取得了可观的经济效益，在科技发达国家已将优化设计列为科技人员的基本职业训练项目。优化设计方法的分类优化设计的类别很多，从不同的角度出发，可以做出各种不同的分类。按目标函数的多少，可分为单目标优化设计方法和多目标优化设计方法按维数，可分为一维优化设计方法和多维优化设计方法按约束情况，可分为无约束优化设计方法和约束优化设计方法按寻优途径，可分为数值法、解析法、图解法、实验法和情况研究法按优化设计问题能否用数学模型表达。
1.1 设计变量
设计变量是指在设计过程中进行选择并最终必须确定的各项独立参数，在优化过程中，这些参数就是自变量，一旦设计变量全部确定，设计方案也就完全确定了。设计变量的数目确定优化设计的维数，设计变量数目越多，设计空间的维数越大。
1.2 约束条件
约束条件是设计变量间或设计变量本身应该遵循的限制条件，按表达方式可分为等式约束和不等式约束。按性质分为性能约束和边界约束，按作用可分为起作用约束和不起作用约束。
1.3 目标函数
目标函数反映设计变量间的相互关系，可以直接用来评价方案的好坏。根据其个数，优化设计间题可分为单目标优化问题和多目标优化问题。在优化问题中，按照目标函数的数目，可以分为单目标函数优化问题和多目标函数优化问题。
二、优化设计方法的分类
优化设计的类别很多，从不同的角度出发，可以得出不同的分类。机械优化设计是通过优化方法确定机构、零件、件乃至整个机械系统的最佳参数和结构尺寸，从而使机械产品达到最佳性能，其数学模型一般包含以下3个要素：①设计变量即在优化过程中经过逐步调整，最后达到最优值的独立参数，其个数就是优化设计问题的维数。②目标函数，反映设计变量间的相互关系，可以直接用来评价方案的好坏，根据其个数优化设计问题可分为单目标优化问题和多目标优化问题。③约束条件是设计变量间或设计变量本身应该遵循的限制条件，按表达方式可分为等式约束和不等式约束，按性质分为性能约束和边界约束，按作用可分为起作用约束和不起作用约束。
三、各类优化设计方法的特点
目前用于优化设计的方法很多，每种方法都有各自的特点 ，这里着重讨论常
用的一些优化设计方法的特点
3.1机械优化问题的数值迭代法
机械优化问题比较复杂，难以用数学中的微分法来求解，为了适应电子计算机的运算，常用的优化方法多采用数值迭代法求解。数值迭代法的基本思想是搜索、迭代和逼近。
3.2无约束优化设计方法
无约束优化设计方法没有约束函数的优化设计问题为无约束化问题，无约束优化设计方法很多 ，有些无约束优化设计方法只需要略加处理，即可用于求解约束优化问题。因此，无约束优化设计问题是常用优化设计方法的重要基础。无约束优化设计方法的特点有计算效率高、稳定性好等。比较常用的无约束优化设计方法有坐标轮换法 、单纯形法 、共扼方向法、梯度法、牛顿法、变尺度法等。
3.3 约束优化设计方法
机械优化设计问题一般都是约束优化问题，根据处理约束条件的方法不同，也可以分为直接法和间接法2种;但计算工作大，需用机时多，不适用于维数较高的问题，一般用于求解只含有不等式约束的优化设计问题。常见方法包括约束坐标轮换法、网络法、复合形法等。
结语：
总之 ，每一种优化设计方法都是针对某一类问题而产生的，都有各自的特点，都有各自的应用领域，机械优化设计就是在给定的载荷和环境下，在对机械产品的性能、几何尺寸关系或其它因素的限制（约束）范围内，选取设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法，其方法多样依据不同情形选择合理的优化方法才能更简便高效的达到目标。
考文献
[1]孙靖民 现代机械设计方法[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003
[2]王秋珍 机械优化设计的几种方法及评判指标 [M].重庆工学院学报 ，2006
[3]范垂本、陈立周、吴清一 机械优化设计方法[J].机械制造，1981 [4]陈育仪 工程机械优化设计[M].北京：中国铁道出版社，1987
[5]章成器 工程机械优化设计引论[J].工程机械，1982（2）：31-35.
[6]孟丹，高军 机械设计参数优化[J].天津商学院学报，2007，27（3）：21-24. [7]方世杰，綦耀光 机械优化设计[M].北京：机械工业出版社，2003：28-161.
张家港市海丰水面环保机械有限公司 215622
关键词：机械;优化设计;方法特点;评价指标
一、机械优化概述
机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的一门科学，它包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状的优化设计等诸多内容。该领域的研究和应用进展非常迅速，并且取得了可观的经济效益，在科技发达国家已将优化设计列为科技人员的基本职业训练项目。优化设计方法的分类优化设计的类别很多，从不同的角度出发，可以做出各种不同的分类。按目标函数的多少，可分为单目标优化设计方法和多目标优化设计方法按维数，可分为一维优化设计方法和多维优化设计方法按约束情况，可分为无约束优化设计方法和约束优化设计方法按寻优途径，可分为数值法、解析法、图解法、实验法和情况研究法按优化设计问题能否用数学模型表达。
1.1 设计变量
设计变量是指在设计过程中进行选择并最终必须确定的各项独立参数，在优化过程中，这些参数就是自变量，一旦设计变量全部确定，设计方案也就完全确定了。设计变量的数目确定优化设计的维数，设计变量数目越多，设计空间的维数越大。
1.2 约束条件
约束条件是设计变量间或设计变量本身应该遵循的限制条件，按表达方式可分为等式约束和不等式约束。按性质分为性能约束和边界约束，按作用可分为起作用约束和不起作用约束。
1.3 目标函数
目标函数反映设计变量间的相互关系，可以直接用来评价方案的好坏。根据其个数，优化设计间题可分为单目标优化问题和多目标优化问题。在优化问题中，按照目标函数的数目，可以分为单目标函数优化问题和多目标函数优化问题。
二、优化设计方法的分类
优化设计的类别很多，从不同的角度出发，可以得出不同的分类。机械优化设计是通过优化方法确定机构、零件、件乃至整个机械系统的最佳参数和结构尺寸，从而使机械产品达到最佳性能，其数学模型一般包含以下3个要素：①设计变量即在优化过程中经过逐步调整，最后达到最优值的独立参数，其个数就是优化设计问题的维数。②目标函数，反映设计变量间的相互关系，可以直接用来评价方案的好坏，根据其个数优化设计问题可分为单目标优化问题和多目标优化问题。③约束条件是设计变量间或设计变量本身应该遵循的限制条件，按表达方式可分为等式约束和不等式约束，按性质分为性能约束和边界约束，按作用可分为起作用约束和不起作用约束。
三、各类优化设计方法的特点
目前用于优化设计的方法很多，每种方法都有各自的特点 ，这里着重讨论常
用的一些优化设计方法的特点
3.1机械优化问题的数值迭代法
机械优化问题比较复杂，难以用数学中的微分法来求解，为了适应电子计算机的运算，常用的优化方法多采用数值迭代法求解。数值迭代法的基本思想是搜索、迭代和逼近。
3.2无约束优化设计方法
无约束优化设计方法没有约束函数的优化设计问题为无约束化问题，无约束优化设计方法很多 ，有些无约束优化设计方法只需要略加处理，即可用于求解约束优化问题。因此，无约束优化设计问题是常用优化设计方法的重要基础。无约束优化设计方法的特点有计算效率高、稳定性好等。比较常用的无约束优化设计方法有坐标轮换法 、单纯形法 、共扼方向法、梯度法、牛顿法、变尺度法等。
3.3 约束优化设计方法
机械优化设计问题一般都是约束优化问题，根据处理约束条件的方法不同，也可以分为直接法和间接法2种;但计算工作大，需用机时多，不适用于维数较高的问题，一般用于求解只含有不等式约束的优化设计问题。常见方法包括约束坐标轮换法、网络法、复合形法等。
结语：
总之 ，每一种优化设计方法都是针对某一类问题而产生的，都有各自的特点，都有各自的应用领域，机械优化设计就是在给定的载荷和环境下，在对机械产品的性能、几何尺寸关系或其它因素的限制（约束）范围内，选取设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种新的设计方法，其方法多样依据不同情形选择合理的优化方法才能更简便高效的达到目标。
考文献
[1]孙靖民 现代机械设计方法[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003
[2]王秋珍 机械优化设计的几种方法及评判指标 [M].重庆工学院学报 ，2006
[3]范垂本、陈立周、吴清一 机械优化设计方法[J].机械制造，1981 [4]陈育仪 工程机械优化设计[M].北京：中国铁道出版社，1987
[5]章成器 工程机械优化设计引论[J].工程机械，1982（2）：31-35.
[6]孟丹，高军 机械设计参数优化[J].天津商学院学报，2007，27（3）：21-24. [7]方世杰，綦耀光 机械优化设计[M].北京：机械工业出版社，2003：28-161.
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