机械优化设计有两个主要的环节或内容：一是建立优化问题的数学模型，它可以是解析式、试验数据或经验式，以及求解问题的限制条件；二是选择优化问题的求解方法，即优化方法。对于解析形式的数学模型，除了取决于预定的优化目标之外，还在相当程度上依赖于对部件(机构)的工作情况及机理的认识。所以，挤出机挤出理论就自然成为挤出机螺杆优化设计的重要理论依据。
挤出机螺杆优化设计的目标有多种，主要有：在保证挤出物质量的前提下能达到最高生产能力Qmax或最小的功率消耗Nmin。
图1所示为物料固体塞于螺杆加料段中的运动示意。对于给定的物料，影响输送率
Q的主要因素有；挤出机螺杆的几何参数、转速n，压力和温度等，其表达式为：
Q=πnHDb（Db-H）*[(tgф*tgθb/tgф tgθb)*(W/W e)](1)
式中:ф-移动角
W=平均螺槽宽度,其余参数如图1所示.
一个设计方案可甩一组基本参数的数值来表示。其中，需要优选的独立参数，称之为设计变量。由于螺杆直径D，长径比L/D，螺纹升角θb螺杆深度H等直接关系到螺杆的承载能力、生产能力、动力消耗，挤出物质量，以及螺杆的机加工等，故通常选择为设计变量.
