对动态优化设计的认识及其应用-
浅谈机械结构动态优化设计及其相关技术
目标 ， 进行结 构修 改 ， 设 计 和结 构 重 分 析 ， 到 满 再 直 足结 构动特性 的设计 要求 。
财力 ， 且周 期长 ， 效果差 。因此 长期沿 用 的以经验 设 计为主 的落后设 计方法必 须改 变 。
１ 机 械 结构 动态 设 计 的 发 展
传统 的设计方 法越来 越难 以满足市 场 的迅速 变
化， 同时 ， 很难 综合 考 虑各 方面 的约 束 条 件 ， 到 的 得
往往 只是 复杂 问题 的可行 方案 ， 而非最 优方 案 ， 也难
人士 意识到我 国数控机 床 的薄弱环 节 已从 数控 系统
析 和设计 ； 估 机 床 结 构 的 动 态 特性 ， 析 薄 弱 环 预 分 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 ， 为设 计 自动 化打 下 基 础 。建模 的方 并 法有 ： 限元 法 、 递矩 阵法 、 有 传 实验模 态法 、 合建模 混
维普资讯
第 ２ ３卷 第 ８期 ２０ ０ ７年 ８月
甘肃科 技
Ｇａｎ ｕ Ｓｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｌ ｇｙ ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎｏ ｏ
Ｚ ２３ Ｎ ｏ． ． ８ Ａ ｕｇ． ２ ７ ００
浅 谈 机 械 结 构 动 态 优 化 设 计 及 其 相 关 技 术
一
以很好 的满 足机 械设 备 动态特性 要求 。对产 品进 行 动 态优化设计 ， 以在很 大程度 上解决 此类 问题 ， 可 其 特点 是把 问题 解决在 设计 阶段 ； 优点 是代价 较小 ， 其 能够适 应 当前激烈 的市场竞 争 的需 要 。机械结 构 动 态设 计是一项 涉及现 代动态 分析 ， 计算 机技术 ， 品 产 结构 动力学理 论 ， 计 方 法学 等 众 多科 学 领 域 的 高 设 新技 术 。其基 本思想 是对按 功能 要求设 计 的结构 图 纸或 要改进 的机械结 构进 行 动 力学 建 模 ， 做 动 特 并
对动态优化设计的认识及其应用
对动态优化设计的认识及其应用动态规划（Dynamic Programming）是一种解决多阶段决策问题的优化方法。
它适用于那些具有重叠子问题和最优子结构性质的问题。
动态规划的核心思想是将问题分解成若干个子问题，并通过解决子问题的最优解来解决原始问题。
动态规划设计的关键是确定状态转移方程、初始条件和边界条件。
状态转移方程指的是如何根据已知信息推导出新的状态，并将其存储起来。
初始条件是问题中已知的最小规模的子问题的解。
边界条件是限制问题空间的条件，在状态转移时需要遵守边界条件。
动态规划的应用非常广泛，以下是几个常见的例子：1. 背包问题：给定一个容量为C的背包和N个物品，每个物品有重量和价值，要求选择一些物品放入背包中，使得总重量不超过C，且总价值最大。
可以使用动态规划来解决该问题，定义一个二维数组dp[i][j]表示前i个物品放入容量为j的背包中所能取得的最大价值，然后根据不同的情况推导状态转移方程。
2. 最长递增子序列：给定一个序列，找到其中的一个最长递增子序列。
可以使用动态规划来解决该问题，定义一个一维数组dp[i]表示以第i个元素结尾的最长递增子序列的长度，然后根据不同的情况推导状态转移方程。
3. 最短路径问题：给定一个有向图和两个顶点，要求找出两个顶点之间的最短路径。
可以使用动态规划来解决该问题，定义一个二维数组dp[i][j]表示从顶点i到顶点j的最短路径长度，然后根据不同的情况推导状态转移方程。
动态规划的优势在于它可以避免重复计算，通过存储中间状态的结果来提高计算效率。
这个特性可以帮助我们解决一些复杂度较高的问题，如旅行商问题、图的最小生成树问题等。
此外，动态规划还可以用来解决一些组合优化问题，如一些排列组合的计数问题。
然而，动态规划也有一些限制和注意事项。
首先，动态规划只适用于满足最优子结构性质的问题。
其次，动态规划的时间和空间复杂度都比较高，需要花费较多的计算资源。
另外，动态规划的设计需要一定的经验和技巧，需要根据具体问题来确定状态转移方程和初始条件。
机械装置的动态平衡控制与优化设计
机械装置的动态平衡控制与优化设计随着科技的不断发展，机械装置在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
然而，由于机械装置在运行过程中会受到各种外部扰动和内部因素的影响，常常会出现动态不平衡的现象。
为了确保机械装置运行的稳定性和高效性，动态平衡控制与优化设计变得至关重要。
动态平衡控制是指通过控制和调节机械装置的运动状态，消除其运行过程中的震动和振动，保证装置在运行时的稳定性和功能完整性。
在机械装置中，存在着各种各样的运动元件，如旋转轴、飞轮等，它们都需要经过动态平衡控制的优化设计。
在动态平衡控制中，一种常用的方法是通过增加质量来平衡装置。
当机械装置在运行过程中出现不平衡时，可以在需要平衡的部位添加合适的质量，以抵消不平衡产生的力和力矩。
这种方法主要应用于旋转轴等部件上，通过在轴的不同位置添加质量块，使得装置在运行时的振动减小或消除。
然而，单纯地通过增加质量并不是最优的解决方案。
在实际应用中，还需要考虑装置在运行过程中的动态特性和振动传导路径。
为了达到更好的平衡效果，还需要进行优化设计。
优化设计是指通过分析装置的结构和运行参数，找到最佳的设计方案，提高装置的性能和效率。
在机械装置的动态平衡控制中，优化设计可以从以下几个方面进行考虑。
首先，可以通过改变装置的结构和几何形状，提高其自身的刚度和稳定性。
在装置设计过程中，通过优化结构的设计，可以减小装置的振动和振幅，提高运行过程中的稳定性。
其次，可以通过控制装置的工作参数，调节其运行状态。
例如，在液压系统中，通过控制液压油的流量和压力，可以实现装置的动态平衡控制。
这种方法常常应用于需要精密控制的机械装置中，如数控机床等。
另外，还可以通过降低运行过程中的摩擦和阻力，来减小装置的振动和能耗。
在机械装置中，摩擦和能耗是造成不平衡的主要原因之一。
通过减小摩擦和能耗，可以降低装置的振动，提高装置的性能。
除了以上几个方面外，动态平衡控制与优化设计还需要考虑装置的材料和制造工艺。
机械结构动态性能分析与优化研究
机械结构动态性能分析与优化研究机械结构动态性能是指机械系统在运动过程中所具备的稳定性、可靠性和效率。
这一领域的研究旨在通过分析和优化机械结构的设计、材料选用和工艺流程，提高机械系统的动态性能，提高其工作效率和寿命，降低故障率，确保机械系统的可靠性和稳定性。
一、材料选用与机械结构设计的关系材料选用是机械结构设计的关键因素之一。
不同的材料在机械系统中会产生不同的动态性能。
例如，金属材料具有良好的强度和刚度，可以增加机械系统的稳定性；橡胶材料具有较好的吸震性能，可以减少机械系统在运行过程中的震动和噪音。
因此，在机械结构设计中，需要根据不同的要求选择不同的材料，以提高机械系统的动态性能。
二、动力分析与机械结构性能的关系动力分析是指通过建立机械系统的动力学模型，分析机械系统在运动过程中所受到的动力作用和响应。
通过动力分析，可以了解机械系统的运动特性，例如振动、冲击和失稳等。
在机械结构设计过程中，动力分析是非常重要的一部分，可以帮助工程师识别和解决机械系统中可能存在的问题，提高机械结构的动态性能。
三、优化设计与机械结构动态性能的提升优化设计是指通过改变机械系统的结构和参数，使其达到最佳的性能和效率。
在机械结构动态性能的研究中，优化设计是非常重要的一部分。
通过优化设计，可以改善机械系统的动态性能，提高其工作效率和寿命，降低故障率。
例如，在某一机械系统中，通过改变结构材料的选用和优化结构的几何参数，可以大幅度减小机械系统的振动，提高系统的稳定性和可靠性。
四、系统分析与机械结构性能的评估系统分析是指通过对机械系统进行综合全面的分析，评估机械结构的性能和性能指标。
系统分析可以通过试验和仿真两种方式进行。
试验是通过实际的测试和测量，获取机械系统的动态性能数据；仿真则是通过建立机械系统的数学模型，进行计算和模拟，获取机械系统的性能指标。
通过系统分析，可以了解机械系统的具体性能表现，并作出相应的改进和优化。
五、未来发展方向机械结构动态性能分析与优化研究是一个广阔的领域，在未来还有很多的发展方向。
控制系统中的动态建模和优化设计
控制系统中的动态建模和优化设计随着工业自动化的快速发展，控制系统的技术也越来越成熟。
控制系统的目的是通过对被控对象的测量和控制，使其输出符合预期的要求。
而动态建模和优化设计则是控制系统中的两个核心步骤，它们是控制系统技术的基础，也是控制系统效能的重要保证。
动态建模指的是在实际对被控对象进行控制时，将被控对象的运动规律通过数学模型表现出来。
由于被控对象的运动规律在控制系统中起着决定性的作用，因此动态建模是控制系统设计中不可或缺的一个环节。
动态建模的难度在于，被控对象的运动规律往往是比较复杂的，需要进行深入的研究和建模才能得到准确的模型。
此外，建立的模型还需要进行验证和改进，这需要大量的实际操作和数据分析。
优化设计是指在建立了被控对象的动态模型后，进行控制器参数的选择和优化，以实现最优控制。
为了实现最优控制，需要对控制器参数进行仔细的选择和调整，以最大化控制系统的效能。
优化设计的难度在于，需要对控制对象有深入的了解，同时还需要对控制系统的各个方面进行全面的评估和优化，以确定最优的控制器参数。
动态建模和优化设计的重要性不言而喻，它们可以使控制系统实现更精准的控制，提高生产效率，降低生产成本。
尤其是在需要高精度、高效率的工业自动化领域，动态建模和优化设计更是必不可少的技术手段。
为实现动态建模和优化设计，控制系统设备需要具备一定的硬件和软件支持。
硬件上需要采用先进的传感器、执行器、控制器等设备，以实现精准的数据采集和控制，同时还需要保证稳定的运行和高效的数据处理。
软件上需要采用先进的算法和模型，以实现对被控对象的深度学习和优化控制，同时还需要具备高效的智能化分析和应用能力。
总之，动态建模和优化设计是现代控制系统中不可或缺的技术手段。
通过深入研究和应用这些技术，可以提高控制系统的效能和稳定性，实现生产更加精准、高效的目标。
未来，随着科技的进步和工业自动化的快速发展，动态建模和优化设计的应用将会越来越广泛，成为控制系统设计和优化的重要方向。
机械设计中的非线性动力学分析与动态优化设计探究
2021.12科学技术创新伴随着科学技术的快速发展，机械设计产品更新换代速度不断加快，要求在缩短产品设计周期的同时提高产品设计质量。
而机械产品结构、功能的日渐复杂，给机械设计带来了困难。
运用非线性动力学分析方法及多学科理论解决高维复杂非线性动力学系统动态分析问题，为机械结构优化设计提供有效途径。
因此应加强机械设计中的非线性动力学分析与动态优化设计研究，从而根据力和运动关系加快机械产品优化改进。
1机械设计中的非线性动力学分析1.1机械系统振动分析在轴承、螺旋桨等旋转机械转动的过程中，将产生固有振动频率，与之装配在一起的结构同样会产生振动频率，可能引发结构共振问题，造成机械设备运动期间产生较大振动力，给机械性能带来影响。
因为机械结构局部承受较大振动力，经过长时间运转后会引发结构疲劳现象，容易造成结构断裂、损坏。
而振动问题也属于非线性动力学问题，因为在不同方向上拥有不同振动源。
通过分析机械在力作用下的运动及运动过程中产生的力，能够根据二者关系找到设备存在的缺陷，通过优化结构实现机械运动性能改进。
以轴承系统为例，发生的振动可以划分为扭转振动、回转振动和纵向振动。
按照轴系运动模式，可以确定振动来自螺旋桨和主机两端，受不均匀扭转和不稳定功率输出等因素影响，将给轴系运行带来安全威胁[1]。
实现结构固有振动频率与运转频率分隔，设置合理裕度值，能够防止共振事件的发生，保证系统安全运行。
如万吨级船舶轴系需要维持低转速，确保推力和扭矩值达到预设，因此每秒只有十几转。
在固有频率较低的情况下，根据亚谐振动原理，为避免低阶临界转速现象出现，应设置较大裕度，确保结构无法达到共振效果。
1.2机构运动弹塑性分析随着现代机械向着高精度、高效化的方向发展，机械设备运转速度不断加快，对机械系统材料、几何特性等都提出了一定要求，在构建动力模型时需要完成应力、应变、频率等各种参数计算，确保系统能够达到理想动态特性。
其中，复杂连杆形状带有任意性，边界条件也会随时调整，在给定频率、材料特性等参数条件下，需要对机构运动弹塑性展开分析，以免在动态环境下出现弹性运动与刚性运动耦合问题，造成连杆机构出现低阶临界转速问题。
机械系统的动态性能改善与优化设计
机械系统的动态性能改善与优化设计一、引言机械系统作为现代工业生产的重要组成部分，在工程设计中起着至关重要的作用。
机械系统的动态性能直接关系到其工作效率、稳定性和寿命等方面，因此，在机械系统的设计中，动态性能的改善和优化是一个非常重要的任务。
二、动态性能的重要性动态性能是指机械系统在运动过程中的响应能力和稳定性。
良好的动态性能使得机械系统具备更高的工作效率和运动质量，同时也能降低机械系统的振动、噪声和能耗等问题。
因此，提升动态性能对于保证机械系统的长期稳定运行和提高整体工作效率具有重要意义。
三、动态性能影响因素分析1. 结构刚度：机械系统的结构刚度是指机械系统在外力作用下产生的形变程度。
结构刚度越高，机械系统的抗挠刚度和抗变形能力越强，从而提高了机械系统的动态响应能力。
2. 质量分布：机械系统的质量分布情况对其动态性能有着非常大的影响。
合理分布质量可以减小机械系统的不平衡力矩和振动，提高其动态稳定性和运动质量。
3. 运动副间隙：机械系统中的运动副间隙是指运动副之间的空隙或间隙。
运动副间隙会引起机械系统的振动、噪声和误差等问题，因此，在设计中需要合理控制运动副间隙，以提高机械系统的运动精度和稳定性。
4. 控制系统：机械系统的控制系统对其动态性能有着重要的影响。
合理选择控制系统的参数和参数调节方法，能够有效改善机械系统的动态响应能力，并提高其控制精度和稳定性。
四、动态性能的改善与优化设计方法1. 结构优化设计：在机械系统的结构设计中，通过合理选择材料、加工工艺和部件连接方式等方法，提高机械系统的刚度和强度，从而以提高机械系统的动态响应能力和运动质量。
2. 动力学模型分析：通过建立机械系统的动力学模型，分析和研究机械系统在运动过程中的动力学特性和响应能力，并通过优化设计方法对模型参数进行调整，以提高机械系统的动态性能。
3. 控制系统设计：在机械系统的控制系统设计中，需要考虑系统的特性和要求，并通过合理选择控制算法、参数调节方法和传感器等手段，优化控制系统的性能，提高机械系统的动态响应能力和控制精度。
深层次动态优化设计理论及应用研究
深层次动态优化设计理论及应用研究摘要:随着技术的进步,传统的动态优化设计方法已经难以满足这些日益提高的要求,以非线性理论为基础的深层次动态优化设计理论的研究和应用已成为机械工程的一个重要的研究方向。
关键词:动态优化设计深层次动态优化设计非线性理论现代机械动态优化设计是在产品的研究和开发过程中,对机械产品的运动学和动力学等问题进行分析和计算,以保证所研究和开发的设备具有优良的结构性能及其他相关性能[1]。
随着科技的发展,动态设计的广度与深度正发生变化,总体上分为以下三个方向:(1)就广度而言,由狭义的向广义的方向发展;(2)就深度而言,由传统的动态优化设计向深层次的动态优化设计发展;(3)就内容而言,从一般机械的动态设计扩展到包括振动机械在内的动态设计[2]。
1 深层次动态优化设计的内涵传统的动态优化以提高产品结构性能为主要目标、以线性动力学理论为基础的动态优化设计法。
深层次的动态优化设计主要是以非线性动力学理论为基础,使产品能够获得优良的结构性能,研究内容包括以非线性动力学理论为基础的动态设计和以非线性可靠性理论为基础的机器及其零部件可靠性设计。
2 深层次动态优化设计法的研究意义动态优化设计是机械设计内容中最重要和最具广泛性的问题。
而目前机械设计中,以静态设计为主,或采用传统动态设计方法。
但这对大型机械装备来说,这远远不能满足需要的。
对重大机械产品设备进行深层次的动力学设计,引入非线性动力学理论与方法,是十分必要的[3]。
3 深层次动态优化设计的应用现状3.1 在振动机械中的应用振动机械是泛指利用振动原理而工作的机械,它是化工、冶金、建筑等领域常见的设备,虽种类繁多,但基本工作原理相同[4]。
随着振动机械向大型化发展,对机械性能的要求越来越高。
例如对冶炼设备中的关键设备——振动筛的动负荷的要求随即增大,所以在振动状态下常会引起筛体结构强度和刚度不足,导致筛体变形过大,甚至使筛体出现断梁、侧板断裂等故障,造成严重后果。
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东北大学研究生考试试卷考试科目：对动态优化设计的认识及其应用课程编号：阅卷人：考试日期：2012.06姓名：黄孙进学号：1100487注意事项1．考前研究生将上述项目填写清楚2．字迹要清楚，保持卷面清洁3．交卷时请将本试卷和题签一起上交东北大学研究生对动态优化设计的认识及其应用摘要本文主要阐述了动态优化设计的概念、内容方法；介绍了动态优化设计相关理论；以及以系统体积、重量最小和传动构件的扭转振动加速度最大值最小为目标函数，以传动构件的扭转振动加速度均方根值为动态性能约束，建立时变外载荷下系统的动态优化设计模型，采用混合离散变量优化方法进行优化，即风力发电机齿轮传动系统动态优化设计方法。
关键词：动态优化设计；风力发电机；齿轮传动；摘要 (i)第一章动态优化设计的认识 (1)1.1引言 (1)1.2动态优化设计的目标、内容及方法 (1)1.3动态优化设计的相关理论 (4)1.3.1有关动态优化设计内容方面的理论基础 (5)1.3.2有关动态设计手段方面的理论基础 (7)第二章风力发电机齿轮传动系统动态优化设计方法 (10)2.1风力发电机齿轮传动系统结构 (10)2.2齿轮传动系统动态优化设计模型目标函数 (10)2.3齿轮传动系统动态优化设计模型设计变 (11)2.4风电齿轮传动系统优化结果比较 (11)2.5风力发电机齿轮动态优化设计结论 (14)参考文献 (15)第一章动态优化设计的认识1.1引言现代机械产品正在向高速、高精度、轻量化的方向发展，产品结构日趋复杂,产品更新换代的速度日益加快,对产品或设备的结构系统的静态和动态特性要求越来越高。
如何提高系统的性能越来越受到人们的重视。
对产品进行动态优化设计是提高产品性能的主要手段，在产品设计中起着非常重要的作用。
现代机械动态优化设计是在产品的研究和开发过程中，对机械产品的运动学与动力学及与此相关的动态可靠性、安全性、疲劳强度和工作寿命等问题，进行分析和计算，以保证所研究和开发的设备具有优良的结构性能及其它相关性能。
动态优化设计在现代机械产品设计中占有十分重要的地位，这是因为绝大多数现代机械设备都处在连续运转过程中，而且由于这些机械的工作速度越来越高，结构越来越复杂，尺寸越来越大（对微型机械来说，尺寸越来越小），精度越来越高，功能越来越齐全，对其工作的可靠性、安全性和工作连续性的要求也越来越高。
在这种情况下，产品动态设计已成为现代机械研究开发不可缺少的和至关重要的环节，对保证产品的工作可靠性、安全性、工作耐久性。
本文将概要论述通过学习机械设备的动力学与动态分析这门课程对动态优化设计的认识，并运用ANSYS对简单结构进行了模态分析和静力学分析。
1.2动态优化设计的目标、内容及方法现代机械产品动态优化设计是一项涉及现代动态分析、计算机技术、产品结构动力学理论、设计方法学等众多学科领域的新的学科分支，其基本思想是对按功能要求设计的结构或要改进的机械结构进行动力学建模，并做动特性分析。
根据对其动特性的要求或预定的动态设计目标，进行结构修改、再设计和结构重分析，直到满足结构动特性的设计要求。
机械结构动态优化设计就是在充分考虑动载荷及满足约束条件的情况下，确定出机械结构的质量、刚度和阻尼的最优分布参数，使机械结构具有优良的动态性能。
在动态优化设计中设计目标包括广义目标和具体目标。
对于机械动态设计来说，其广义目标应包括思想目标（I）、产品质量目标（Q）、成本目标（C）、生产周期目标（T）、环境目标（E）、产品售后目标（S）其它目标（O），即IQCTESO 等7 方面的目标。
为了做好产品的动态设计工作，必须具体贯彻前面提出的这些目标，如果在设计中忽视其中的某一目标，就有可能在某一方面出现问题。
产品动态设计的具体技术目标应是产品的全部结构性能及部分使用性能和制造性能，结构性能包括人机安全性、系统可靠性、材质适用性、工作耐久性、结构紧凑性、环境无害性、造型艺术性、设计经济性等；部分使用性能包括工效实用性、指标优越性、运行稳定性等；部分制造性能包括结构工艺性能包括设备维修性等。
图2 动态优化设计的具体目标Fig.2The specific objectives of dynamic optimized design 动态优化设计组要目标是产品的结构性能，但是对其它性能及主辅功能也会产生不同程度的影响。
从物理概念出发，动态优化的主要目标、内容和手段彼此间有着不可分割的联系，若它们各自组成元素的方程式，即式中， Cs(n),Ds(m),As(k)分别表示由n,m,k个元素或子系统组成的设计目标函数、设计内容函数和设计方法函数；ci,di,ai 分别表示设计目标、设计内容与设计方法的组成元素或组成子系统。
动态优化设计的内容主要包括：对机器的整体结构和结构型零部件进行动态优化设计的结构动力学设计；对机器的各种机构运动学和动力学进行动态优化设计的机构动力学设计；对机器的运动学参数和动力学参数进行计算的运动学与动力学参数设计；对机器零部件及机械系统可靠度进行计算的强度与可靠性设计；对机器相对运动部件进行动态摩擦设计与计算的动态摩擦设计；对机器外形与动力学有关的机械进行造型设计；以及其它相关的设计。
图3动态优化设计的具体内容Fig.3The specific content of dynamic optimized design 机械设备动态设计的方法和手段一般可分为工程化和数字化方法两大类，更具体地说。
有振动分析方法、有限元方法、多体系统动力学方法、广义优化方法、智能化设计方法、可视化设计方法（动态仿真方法）和试验方法等。
动态优化设计因所采用的理论基础不同，可分为传统的和深层次的动态优化设计两类。
传统动态优化设计法应是一种以提高机器结构性能和工作性能为目标，以线性动力学理论为基础，以机器运动学和动力学分析与计算为内容，以广义优化为主要手段的动态优化设计。
深层次动态优化设计法是以非线性动力学为基础的动态优化设计方法。
它的主要内容包括：1）建立以线性和非线性动力学理论为基础的动态优化设计的体系现代机械深层次动态优化设计应是一种以非线性动力学理论为基础，以机器运动学和动力学分析与计算为内容，以广义优化为手段的动态优化设计。
为了做好此项工作，应该建立以非线性振动、非线性动力有限元和非线性多体系统动力学为基础的非线性动态优化设计体系和设计平台。
2）建立以可靠性理论为基础的机器系统及其零部件可靠性设计体系深层次机械动态设计的目的和一般动态设计相同之点是，要求所设计的机械设备在投入生产后，能处在较理想的状态下工作，不仅能获得满意的技术性能指标，能安全可靠地工作，还能满足工作寿命的要求。
1.3动态优化设计的相关理论动态优化设计所涉及的基础学科相当广泛，要想做好动态优化设计工作为产品的安全性和可靠性提供必要的保障，必须掌握好相关的基础理论。
从动态优化设计的具体内容来看，其理论基础有机构动力学、结构动力学及系统动力学（包括机械振动学、动态有限元方法、多体系统动力学）、动态可靠性理论、动强度理论和动态摩擦理论等。
从动态设计的方法来看，其理论基础有振动分析方法、动态有限元方法、多体系统动力学方法、优化设计方法、动态仿真方法和试验方法等。
下面分两个方面叙述。
1.3.1有关动态优化设计内容方面的理论基础动态优化设计内容的理论基础十分广泛，它涉及到机械设计内容的各个方面，如结构动力学、机构动力学、机械系统动力学、可靠性理论、动强度理论、动态摩擦理论等。
1）结构动力学对于机器的结构型零部件来说，在设计时常常要考虑其动力学问题，研究结构动力学问题的学科或课程即称为结构动力学。
在机器内部，也常常含有许许多多的结构型零部件，这些零部件也像建筑结构一样，需要对其进行动态分析，例如，计算其固有频率、振型和振动响应等，以便选择合理和运动学和动力学参数，保证机器工作在理想的工作状态下。
对于简单的构件，可直接采用振动分析的方法加以计算；对于复杂的构件，常常采用有限元方法对其进行分析。
2）机构动力学机构是机器的重要组成部分，机构的运动学与动力学是机构学研究的重要内容之一，研究的目的是使机构处在较理想的状态下工作，除了获得优良的工艺指标，还要保证机构安全可靠工作。
3）机械系统动力学机械系统动力学问题在机械设计中占有十分重要的地位，因为机械设备通常由各主要系统所组成，每个系统都有其动力学问题，也就是说每个系统都存在振动问题。
如果这个问题不能合理的处理，就有可能出现振动超标的问题，当振动量超过规定的数值后，系统就会产生的过大的振动，进而可能引发更严重的问题，甚至会导致机械设备的破坏。
所以对于动态设计而言，必须要对系统进行动力学分析，找出其合理工作范围，使机器始终工作在理想的工况下。
机械系统动力学最主要的研究工作是计算与分析系统的动力学特性，找出合理的的动力学参数，使机器始终工作在；使机器始终工作在理想的工况下。
4）可靠性理论机械产品的安全可靠是工机械产品设计的主要目的。
在设计中使用的安全系数，以及对机械产品合格率的估计方法，在很长时期内，都停留在确定性的概念上，没有考虑事物的不确定因素，因而不能真正反映设计的本质内容。
近三十年来，在许多工程技术中，已逐渐扬弃旧的安全系数概念和估计方法，而代之以建立在概率统计基础上的可靠性分析方法。
可靠性设计理论的基本任务是在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提出可供实际计算的力学模型及方法。
这样，就可以在机器研制阶段，即在机器的设计和样机试制阶段，估计或预测机器及其主要零部件在规定工作条件下的工作能力状态或寿命，保证机器具有所需的可靠性。
零部件是组成机器的基本单元，因此，讨论零部件可靠度计算和可靠性设计的理论与方法的基础。
这些方法包括应力⎯强度干涉模型法、等效正态分布法、随机摄动法和二阶矩阵法等。
机械强度可靠性设计，就在于揭示载荷(应力)及零部件强度的分布规律，合理地建立应力与强度之间的力学模型，严格控制失效概率，以满足可靠性设计要求。
应力⎯强度分布干涉模型简称为干涉模型，可以清楚地揭示零部件强度可靠性设计的本质。
5）动强度理论机器的零部件通常工作在连续变化的载荷作用下，材料内部的应力与应变常常处在连续变化的情况下，为了保证机器零部件在规定寿命的条件下工作，必须要对其动强度进行计算，或疲劳强度进行计算。
由于机器的载荷十分复杂，但可按照不同的类型的载荷对其疲劳强度进行分析与计算，以保证机器的零部件在有限的寿命范围内安全可靠的工件。
6）动态摩擦理论机器及其零部件通常工作在相对运动的工作情况下，因此，通常存在着相对摩擦，例如，机器的轴与轴承之间的摩擦，机器工作机构与被处理物质间常常存在摩擦等，而与此同时，被处理物质与加工零部件会出现不同程度的磨损，并消耗一定的能量和材料，所以，研究机器零部件的摩擦与磨损是动态设计一项重要内容。