第一篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計心得體會
機(jī)械優(yōu)化設(shè)計心得體會 學(xué)習(xí)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計以前，總感覺企業(yè)的生產(chǎn)，人類日常生活中的勞動等都是一種簡單的過程，總有一定的套路可循。但自接觸了機(jī)械優(yōu)化設(shè)計這門學(xué)科以后，讓我認(rèn)識到在人類的生產(chǎn)中，我們總是意向于得到我們最滿意的效果，如加工零件怎樣最省材料又不影響零件的加工，飯店廚師對于菜系的烹飪順序等，看似很簡單的問題，但其中卻蘊(yùn)藏著極大的智慧！就老師上課用以舉例的割木材問題中怎樣劇料使材料最省為例，細(xì)分下來積累的計算量足以令我們篩選一宿！總上的種種，就迫切的需要我們掌握一套系統(tǒng)的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計方法。
翻閱相關(guān)書籍，才了解到機(jī)械優(yōu)化設(shè)計雖然只有從近代到現(xiàn)在短短幾十年的發(fā)展歷史，但是其體系的迅速完善我想是其他學(xué)科難以企及的。如今，機(jī)械優(yōu)化方法也是各類決策方法中普遍采用的一種方法，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計作為一種現(xiàn)代化的設(shè)計方法已經(jīng)廣泛的機(jī)械設(shè)計中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在面對市場競爭日益激烈的大環(huán)境下，計算機(jī)處理技術(shù)日益改進(jìn)，作為新產(chǎn)品的開發(fā)與改進(jìn)環(huán)節(jié)中最重要的環(huán)節(jié)就在于如何大幅度的縮短產(chǎn)品的使用周期，如何提高新產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，以及降低新產(chǎn)品的設(shè)計成本這些方面等對于企業(yè)縮減開發(fā)成本，更快的搶占同類產(chǎn)品的市場等具有決定性的作用！我們應(yīng)當(dāng)與時俱進(jìn)，跟上學(xué)科發(fā)展的勢頭，把機(jī)械優(yōu)化設(shè)計作為學(xué)習(xí)生活中研究與關(guān)注的對象，在平時的處事中長存優(yōu)化的思想。
第二篇：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計說課稿
《優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型》說課稿
張華
我說課的題目是：《優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型》。本章是中國石化出版社第一版《現(xiàn)代設(shè)計方法》第二章第二節(jié)的內(nèi)容。我主要從教材分析，教法設(shè)計，學(xué)法指導(dǎo)，教學(xué)設(shè)計四個方面進(jìn)行闡述。
一、教材分析：從以下三方面加以分析。
1、地位作用：本節(jié)主要講授建立優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的三要素：即目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計變量和約束條件，建立優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學(xué)模型，是進(jìn)行實際問題優(yōu)化設(shè)計首要環(huán)節(jié)，它為后續(xù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計算法和編程，以及得出準(zhǔn)確的優(yōu)化結(jié)果奠定良好的基礎(chǔ)。本小節(jié)是第二章的教學(xué)重點章節(jié)。
2、教學(xué)目標(biāo)： 根據(jù)大綱要求，結(jié)合學(xué)生特點，我將教學(xué)目標(biāo)定為知識目標(biāo)，能力目標(biāo)，情感目標(biāo)三個方面。
知識目標(biāo)： 1）理解優(yōu)化設(shè)計問題數(shù)學(xué)模型的組成。
2）掌握優(yōu)化設(shè)計問題數(shù)學(xué)模型的建立方法。
能力目標(biāo)： 1）培養(yǎng)學(xué)生從實際問題進(jìn)行抽象、概括、歸納優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的能力。
2）培養(yǎng)學(xué)生主動探究、協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。
情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生迎難而上克服困難的精神和正確認(rèn)識事物本質(zhì)的方法論。
3、學(xué)情分析
本門課的授課對象是普通本科機(jī)械電子工程專業(yè)大三學(xué)生，他們前續(xù)已經(jīng)學(xué)習(xí)了《高等數(shù)學(xué)》、《機(jī)械設(shè)計》、《機(jī)械原理》、《現(xiàn)代工程圖學(xué)》、《三維軟件基礎(chǔ)》等課程，具有產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)的基本思路和方法，但工程實踐經(jīng)驗不足，概括和抽象能力有待提升。
4、重點與難點
由于工程優(yōu)化問題的復(fù)雜難易程度有差異，所以其數(shù)學(xué)模型的建立也有難易，而建立其優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型是開展后續(xù)優(yōu)化環(huán)節(jié)的首要步驟，數(shù)學(xué)模型建立是否準(zhǔn)確，直接決定了后續(xù)優(yōu)化結(jié)果的可靠性，所以它是本章的重點。而要使學(xué)生掌握優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的建立方法，需要學(xué)生有數(shù)學(xué)建模的基本理論，有工程問題抽象思維的能力，而這對于機(jī)電專業(yè)普通本科生而言是有一定的難度的，所以把它定為教學(xué)難點。
二、教法設(shè)計：
主要采用演示法、啟發(fā)誘導(dǎo)法和研討法的教學(xué)方法，通過“動畫演示、創(chuàng)設(shè)問題情境提出問題、探究驗證回答問題、發(fā)現(xiàn)一般規(guī)律、共同討論得出結(jié)論”等環(huán)節(jié)，體現(xiàn)“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的教學(xué)原則。
教學(xué)手段：多媒體輔助教學(xué)。
三、學(xué)法指導(dǎo)：
1、“授人以魚，不如授人以漁”。通過教師創(chuàng)設(shè)形象生動的教學(xué)氛圍，讓學(xué)生能主動參與，積極探究,善于思考，協(xié)作學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生分析問題，解決問題的能力。
2、采用提取舊知－積極思維－實驗探究－構(gòu)建新知－鞏固深化的學(xué)法。
四、教學(xué)設(shè)計：為更好地完成教學(xué)目標(biāo)，我將教學(xué)設(shè)計分為以下六個部分。
1、復(fù)習(xí)提問：
減速器課程設(shè)計你所完成的題目是什么？是什么類型的減速器？你所采用的傳動方案是怎樣的？請大家回顧上學(xué)期所完成的機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計綜合設(shè)計并回答以上問題。
雖然是上學(xué)期完成的綜合設(shè)計，但由于是集中實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生投入的時間盡力比較多，費了很大勁，應(yīng)該留有很深刻的印象，通過回憶，學(xué)生應(yīng)該很容易進(jìn)入到以前課程設(shè)計的情境。
2、創(chuàng)設(shè)情境（課堂導(dǎo)入）：
透過回憶以前機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計綜合設(shè)計的情境，進(jìn)一步深入，啟發(fā)學(xué)生，他們所完成的設(shè)計過程是否基本是采用手工的方法完成的，計算工作量很大，圖紙繪制的難度也比較大，但是設(shè)計結(jié)果的可信性如何？是否是最佳的設(shè)計結(jié)果？你所設(shè)計的減速器是否體積做到了最小，最能節(jié)約原材料？這會引起學(xué)生的深思。
在前面復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，采用這種形象生動的導(dǎo)入法，激發(fā)了學(xué)生探究新知識的欲望，將學(xué)生的興趣點引到了對優(yōu)化設(shè)計的研究上來。
3、探索研究：
要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，首先應(yīng)建立其數(shù)學(xué)模型，然后采用計算機(jī)編程的方法完成優(yōu)化設(shè)計，數(shù)學(xué)模型建立是否準(zhǔn)確，直接影響優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，進(jìn)而進(jìn)入第一個教學(xué)目標(biāo)：優(yōu)化設(shè)計問題數(shù)學(xué)模型的組成。
優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的建立是本節(jié)的重點和難點：為突破難點，我把探究過程分為四步：
第一步：舉例：貨箱的優(yōu)化設(shè)計：給出設(shè)計條件和要求，現(xiàn)用薄板制造一體積為100m3，長度不小于5m的無上蓋的立方體貨箱，要求該貨箱的鋼板耗費量最少，試確定貨箱的長、寬、高尺寸。然后進(jìn)行分析：
（1）目標(biāo)：用料最少，即貨箱的表面積最小。（2）設(shè)計參數(shù)確定：長x1、寬x2、高x3；（3）設(shè)計約束條件：
（a）體積要求
（b）長度要求 進(jìn)而確定其數(shù)學(xué)模型： 設(shè)計參數(shù)： x1,x2,x3設(shè)計目標(biāo)： minS?x1x2?2(x2x3?x1x3)約束條件：
g1?x1?5
g2?x2?0
g3?x3?0
h1?x1x2x3?100這樣可使學(xué)生產(chǎn)生初步的感性認(rèn)識，帶著問題有目的的去掌握知識。
第二步：在第一步工作的基礎(chǔ)上，提出問題：如何建立減速器優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型呢？給學(xué)生提出設(shè)計條件和要求：已知：傳動比i，轉(zhuǎn)速n，傳動功率P，大小齒輪的材料，設(shè)計該齒輪副，使其重量最輕。
引導(dǎo)學(xué)生嘗試建立其優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。在此，組織學(xué)生分組進(jìn)行討論，每組討論后提出一個優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。之后，組織進(jìn)行全班辯論，究竟哪組
提出的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型是最合理的？在辯論的同時，學(xué)生可以自然接受一些規(guī)律性知識：如設(shè)計變量的數(shù)目確定問題，約束條件的分類問題，目標(biāo)函數(shù)的簡化問題等。
這樣在學(xué)生通過充分討論后，自覺的運(yùn)用已有的知識發(fā)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的建立規(guī)律，從而使難點突破。
第三步：實際演練，要求學(xué)生完成上學(xué)期機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計綜合設(shè)計的減速器優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的建立，通過這樣實際的演練，進(jìn)一步使學(xué)生接觸工程實際，鍛煉學(xué)生的工程意識，并進(jìn)一步驗證前面所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律。
以上第二、第三步是本小結(jié)的教學(xué)關(guān)鍵，一定要針對授課班級學(xué)生的實際情況，組織好教學(xué)。
第四步：通過學(xué)生討論得出結(jié)論，如何將工程實際問題抽象為優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型。
以上通過“提出問題——回答問題發(fā)現(xiàn)規(guī)律——驗證規(guī)律——共同討論得出結(jié)論”的四步教學(xué)法，將難點分解，層層遞進(jìn)，步步深入，強(qiáng)化重點的同時，變難點為趣點，使學(xué)生輕松掌握所學(xué)知識。
4、總結(jié)提煉
教師歸納總結(jié)本次課內(nèi)容，并導(dǎo)入下一節(jié)內(nèi)容：如何編程解決優(yōu)化設(shè)計問題。使學(xué)生更好的理解本小節(jié)的重、難點，同時也能使本次教學(xué)前后連貫，一氣呵成！
5、布置作業(yè)通過課后作業(yè)，使學(xué)生鞏固課堂知識。
6、板書設(shè)計 分為主、副板書。主板書：
一、優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型
1、目標(biāo)函數(shù)
2、設(shè)計變量
3、約束條件
二、優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型建立的一般規(guī)律
1、設(shè)計變量
（1）抓主要，舍次要
2、約束條件（1）邊界約束（2）性能約束
3、目標(biāo)函數(shù)
目標(biāo)函數(shù)必須包含全部設(shè)計變量。在機(jī)械設(shè)計中，可作為參考目標(biāo)函數(shù)的有： 最小體積，最輕重量，最高效率，最大承載能力，最小振幅或噪聲，最小成本，最高利潤。
附板書：舉例（略）
這樣設(shè)計的目的使版面直觀，層次分明，重點和難點突出。
附：其它說明
本課件是用PPT制作，力求做到使用方便，操作簡單，界面美觀，充分體現(xiàn)多媒體課件的輔助教學(xué)作用，使專業(yè)課的教學(xué)由抽象變具體，便于學(xué)生理解。
第三篇：《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計》-課程教學(xué)大綱
《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計》－課程教學(xué)大綱修訂
—、課程名稱
機(jī)械優(yōu)化設(shè)計
Mechanical Optimize Design
二、學(xué)分、學(xué)時
2學(xué)分，32學(xué)時
三、預(yù)修課程
高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、數(shù)值分析、機(jī)械學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等。
四、適用學(xué)科領(lǐng)域
機(jī)械設(shè)計及理論、森林工程、交通工程和控制理論與控制工程等。
五、課程主要內(nèi)容、重點難點及學(xué)時分配
（一）教學(xué)基本要求：
通過實用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的教學(xué)要使專業(yè)學(xué)生了解優(yōu)化設(shè)計的基本思想，優(yōu)化設(shè)計在機(jī)械中的作用及其發(fā)展概況。初步掌握建立數(shù)學(xué)模型的方法，熟練掌握優(yōu)化方法。并具備一定的將機(jī)械工程問題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問題并求解的應(yīng)用能力。
（二）培養(yǎng)能力與素質(zhì)：
本門課程的教學(xué)目的和任務(wù)是：通過實用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的教學(xué)使學(xué)生掌握問題轉(zhuǎn)化成最優(yōu)化問題的方法。并且利用最優(yōu)化的方法編制計算機(jī)程序，用計算機(jī)自動尋找 最佳的設(shè)計方案。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計是一種現(xiàn)代設(shè)計方法。在有條件的情況下，應(yīng)在課余時間指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)操作，提高學(xué)生獨立工作的能力，掌握實例用于解決工程實際 問題。
（三）主要內(nèi)容和重點、難點
本門課程的主要內(nèi)容包括：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的基本術(shù)語和數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化設(shè)計的基本概念和理論；無約束最優(yōu)化方法，約束優(yōu)化設(shè)計的直接法，約束優(yōu)化設(shè)計人間接解法。
第一章機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的基本術(shù)語和數(shù)學(xué)模型
通過列舉一些實際的優(yōu)化設(shè)計問題，對機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型及用到的基本述評作一簡要敘述。對主要名詞術(shù)語進(jìn)行定義和作必要的解釋。使學(xué)生了解模型的形式和分類初步掌握數(shù)學(xué)模型建立的方法，了解設(shè)計的一般過程用其幾何解釋。1．1幾個機(jī)械優(yōu)化設(shè)計問題的示例 1．2機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的基本術(shù)語
1．3優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型及其分類 1．4優(yōu)化設(shè)計方法
1．5優(yōu)化設(shè)計的一般過程及其幾何解釋
第二章 優(yōu)化設(shè)計的某些概念和理論
在講述機(jī)械優(yōu)化設(shè)計方法之前,首先講述目標(biāo)函數(shù)、約束函數(shù)的基本性質(zhì)。目標(biāo)函數(shù)達(dá)到約束最控制的條件及迭代法求解的一般原理和收斂條件等。使得學(xué)生掌握和使用優(yōu)化設(shè)計方法。
2．1 目標(biāo)函數(shù)與約束函數(shù)的某些基本性質(zhì) 2．2約束函數(shù)的集合及其性質(zhì)
2．3機(jī)械優(yōu)化設(shè)計問題最優(yōu)解及其極值條件 2．4機(jī)械優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)值解法及收斂條件
第三章機(jī)械優(yōu)化設(shè)計中幾種常用的無約束最優(yōu)化方法
在工程實際中，盡管所有設(shè)計問題幾乎都是有約束的。但約束優(yōu)化設(shè)計問題可以轉(zhuǎn)化為無約束問題來求解。有些約束優(yōu)化方法，也可以借助于無約束優(yōu)化方法的策略思 想來構(gòu)造。因此，本章著重講授幾種常用的一維搜索的最優(yōu)化方法和多維的無約束最優(yōu)化方法。要求學(xué)生掌握一維搜索中的黃金分割法、二次插值多維搜索中的 POWELL法。3．1 一維搜索的最優(yōu)化方法
3．2 一維搜索的最優(yōu)化方法和POWELL法 3．3 其它多變量的無約束優(yōu)化方法 3．4 多變量無約束最優(yōu)化方法小結(jié)
第四章約束優(yōu)化設(shè)計的直接解法
在己經(jīng)學(xué)習(xí)過無約束優(yōu)化設(shè)計方法的基本上，本章主要講授約束優(yōu)化設(shè)計的直接解法。要求學(xué)生掌握復(fù)合形法。4．1約束隨機(jī)方向搜索法 4．2約束優(yōu)化設(shè)計的復(fù)合形法 4．3約束優(yōu)化設(shè)計的直接搜索方法
第五章約束優(yōu)化設(shè)計的間接解法
本章著重講授約束優(yōu)化設(shè)計間接解法，要求學(xué)生掌握懲罰函數(shù)法 5.1 約束優(yōu)化設(shè)計間接解法的基本思想 5.2內(nèi)點懲罰函數(shù)法 5.3外點懲罰函數(shù)法 5.4混合懲罰函數(shù)法
5.5約束優(yōu)化設(shè)計問題間接解法小結(jié)
第六章 實用機(jī)械的最優(yōu)化設(shè)計
6.1桿件及連桿機(jī)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計 6.2凸輪機(jī)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計 6.3彈簧的最優(yōu)化設(shè)計 6.4制動器的最優(yōu)化設(shè)計
六、主要參考書目
孫靖民等主編．《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計》．機(jī)械工業(yè)出版社 Ｒ.Ｌ?？怂怪稒C(jī)械優(yōu)化設(shè)計》．科學(xué)出版社 何獻(xiàn)忠，李萍等著．《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計》北京理工大學(xué)出版社
第四篇：《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計》課程實踐報告.doc
《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計》課程實踐
合肥工業(yè)大學(xué) 研究報告
班級：機(jī)設(shè)10-5 學(xué)號：20100523 姓名：吳亮宏 授課老師：王衛(wèi)榮 日期：
2012年5月7日
一維搜索程序作業(yè)(0.618法)
a=2，b=6，d=0.00001 y=（x-4）*（x-4）-7 #include
y[1]=(aa[1]-4)*(aa[1]-4)-7;
y[2]=(aa[2]-4)*(aa[2]-4)-7;
do{ if(y[1]>y[2])
{ a=aa[1];aa[1]=aa[2];y[1]=y[2];aa[2]=a+c*(b-a);
y[2]=(aa[2]-4)*(aa[2]-4)-7;
}
else
{ b=aa[2];aa[2]=aa[1];y[2]=y[1];aa[1]=b-c*(b-a);
y[1]=(aa[2]-4)*(aa[2]-4)-7;
}
}while(fabs((b-a)/b)>d);aa[0]=(a+b)/2;
y[0]=(aa[2]-4)*(aa[2]-4)-7;printf(“a*=%fn”,aa[0]);printf(“y=%fn”,y[0]);
}
2、單位矩陣程序作業(yè)
#include
} scanf(“%d”,&n);for(i=0;i { if(i==j)p=1;else p=0;printf(“%2d”,p);if(j==n-1)printf(“n”); } 3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計（約束隨機(jī)法） 課本P241例8-5 1程序文本 procedure ffx;//目標(biāo)函數(shù) var p0,q0,T,PI,QE,D,AL,BT,QI:real; K:integer;test:string;begin with form1.hfgd do begin NFX:=NFX+1; p0:=arccos((sqr(1.0+X[1])-sqr(X[2])+25.0)/(10.0*(1.0+X[1]))); //φ0 q0:=arccos((sqr(1.0+X[1])-sqr(X[2])-25.0)/(10.0*X[2])); //ψ0 T:=90.0/30.0*(3.1415926/180.0);//90度分30等分 FX:=0.0; For K:=0 To 30 do; //30次循環(huán)計算 begin PI:=p0+K*T;//φ曲柄轉(zhuǎn)角 QE:=Q0+2.0*sqr(PI-p0)*2/(3.0*3.1415926);//理想輸出角 D:=SQRT(26.0-10.0*COS(pI)); //輔助線長度 AL:=ArcCos((D*D+X[2]*X[2]-X[1]*X[1])/(2.0*D*X[2]));//α角 BT:=arccos((D*D+24.0)/(10.0*D));//β角 IF((PI>=0.0)AND(PI<3.1415926))//ψ(i)實際輸出角 THEN QI:=3.1415926-AL-BT ELSE QI:=3.1415926-AL+BT;IF((K<>0)OR(K<>30))THEN FX:=FX+sqr(QI-QE)*T //理想輸出角與實際輸出角曲線包圍面積 ELSE FX:=FX+sqr(QI-QE)*T/2.0;end;end;end;procedure ggx;//約束函數(shù) begin with form1.hfgd do begin GX[1]:=-X[1];GX[2]:=-X[2];GX[3]:=-(X[1]+X[2])+6.0;//3,4,5為曲柄存在條件 GX[4]:=-(X[2]+4.0)+X[1];GX[5]:=-(X[1]+4.0)+X[2];GX[6]:=-(1.4142*X[1]*X[2]-X[1]*X[1]-X[2]*X[2])-16.0;//6,7為傳動角條件 GX[7]:=-(X[1]*X[1]+X[2]*X[2]+1.4142*X[1]*X[2])+36.0;end;end;2輸入截圖 3結(jié)果 4工程實例 ：制造一體積為200 m3長度不小于5m，不帶上蓋的箱盒，試確定箱盒的長x1，寬x2，高x3，使箱盒用料最省。（1）、設(shè)計變量的選擇與目標(biāo)函數(shù)的建立 設(shè)計變量為箱盒的長x1，寬x2，高x3 本設(shè)計要求箱盒用料最省，故以箱盒的表面積為目標(biāo)函數(shù) F（x）=x1x2+2(x2x3+x1x3)（2）、約束條件 根據(jù)體積要求----x1x2x3=200 根據(jù)體積要求----x1>5 x2>0 x3>0 g1（x）=-x1-5≤0 g2（x）=-x2≤0 g3（x）=-x3≤0 g4（x）=x1x2x3-200.001 g4（x）=199.999-x1x2x3 （3）、選擇方法 約束隨機(jī)法（4）、文本程序 procedure ffx;//目標(biāo)函數(shù) begin with form1.hfgd do begin fx:= x[1]*x[2]+2*(x[2]*x[3]+x[1]*x[3]);end;end;procedure ggx;//約束函數(shù) begin with form1.hfgd do begin gx[1]:=-x[1]+5;gx[2]:=-x[2];gx[3]:=-x[3];gx[4]:=x[1]*x[2]*x[3]-200.0001;gx[5]:=199.9999-x[1]*x[2]*x[3];end;end; {procedurehhx;begin with form1.hfgd do begin hx[1]:=x[1]*x[2]*x[3]-200;end;end; } End.輸入截圖 結(jié)果截圖 5心得體會 這次對機(jī)械優(yōu)化的學(xué)習(xí)，學(xué)生感受頗多。 通過上機(jī)實驗，我深深的感覺到機(jī)械優(yōu)化設(shè)計是一門實踐性很強(qiáng)的課程，它考驗了我們的各種能力和素質(zhì)。首先我們要有一定的編程能力，這樣才能把我們所要表達(dá)的以程序的形式表達(dá)出來。例如以c語言來編寫單位矩陣；其次就是對機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的一些算法如懲罰函數(shù)法的了解，這樣才能選擇合適的算法去解決問題，得出最優(yōu)解；另外這也是對我們的靈活運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計方法解決工程設(shè)計問題的能力的考驗。 在剛剛開始學(xué)習(xí)這門課程時，感覺這門課的數(shù)學(xué)味道好濃，感覺就是在講數(shù)學(xué)課。因為沒什么閱歷，這不清楚這門課程的應(yīng)用性。慢慢講道后面，特別是聽過一些例題后，對于其在工程實際中的應(yīng)用才有些感受。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計方法比較粗放，依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗，往往考慮到安全性等一些原因，而不得不犧牲一些性能和經(jīng)濟(jì)性，這對設(shè)計產(chǎn)品是不利的。而優(yōu)化設(shè)計將程序化的思想引入了設(shè)計工程，借助于計算機(jī)的計算，不斷優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，不僅設(shè)計結(jié)果更優(yōu)，效率也更高。優(yōu)化設(shè)計是工程設(shè)計的發(fā)展方向，傳統(tǒng)的依賴設(shè)計者經(jīng)驗的設(shè)計方法已不能適應(yīng)社會發(fā)展了。努力學(xué)習(xí)這門課，對于我們以后的發(fā)展非常有用。 這是我第一次使用delphi語言來編寫程序。由于自己在電腦方面的知識匱乏，所以用起來相當(dāng)吃力。在調(diào)試程序的過程中，不斷嘗試，再用懲罰函數(shù)法處理小盒問題時，出現(xiàn)了四個錯誤，但就是不知道怎么改，于是就慢慢試，最后發(fā)現(xiàn)是自己的輸入表達(dá)出了問題。 通過這次計算機(jī)實驗，突然感覺其實程序是個挺好玩的東西。以前感覺語言啊，程序啊都是是一種很模糊的概念在我的腦海中，看到他們頭皮都發(fā)麻。所以昨晚剛剛開始時感覺什么都不懂，無從下手，都不知道怎么打開程序。程序真是一種神奇的東西吧，我想這也是我第一次體會到用程序的樂趣吧。當(dāng)你用排除一個個錯誤后，最終程序順利運(yùn)行，得出了結(jié)果。那在喜不自禁的感覺真是讓人很舒服。我喜歡這種小小的成就感。 在這門課的學(xué)習(xí)中，我被老師深厚的學(xué)術(shù)功力和風(fēng)趣的教學(xué)方法所折服。本來覺得這門課挺枯燥的，可是在您的課堂上，卻歡聲不斷，這確實是老師的個人魅力。感學(xué)老師這些天來對我們的無私教誨，不僅教我們課本上的知識，還和我們交流您出國訪問的心得，這擴(kuò)大了我的視野。還記得您在訪問日本的報告中還做了一首小詩，雖然不記得詩句，可還是被老師的人文素養(yǎng)所打動。在我們這些年輕人當(dāng)中，已經(jīng)很是見有人會作詩啦。作為一名工科學(xué)生，提高自己的人文素質(zhì)也是同樣重要的。這就是我在做完試驗后的一些小小感想。謝謝王老師！ 吳亮宏 20100523 2013 7 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計 課題名稱：單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計 學(xué)院：機(jī)電工程系 專業(yè)班級：機(jī)械設(shè)計及其自動化143 學(xué)號 學(xué)生： 指導(dǎo)老師： 青島理工大學(xué)教務(wù)處 2016年11月27日 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 摘要 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計是一種非常重要的現(xiàn)代設(shè)計方法，能從眾多的設(shè)計方案中找出最佳方案，從而大大提高設(shè)計的效率和質(zhì)量。每一種優(yōu)化方法都是針對某一種問題而產(chǎn)生的，都有各自的特點和各自的應(yīng)用領(lǐng)城。常用的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計方法包括無約束優(yōu)化設(shè)計方法、約束優(yōu)化設(shè)計方法、基因遺傳算方法等并提出評判的主要性能指標(biāo)。 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計的目的是以最低的成本獲得最好的效益,是設(shè)計工作者一直追求的目標(biāo),從數(shù)學(xué)的觀點看,工程中的優(yōu)化問題,就是求解極大值或極小值問題,亦即極值問題。本文從優(yōu)化設(shè)計的基本理論、優(yōu)化設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)、優(yōu)化設(shè)計特點及優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用等方面闡述優(yōu)化設(shè)計的基本方法理論。 關(guān)鍵詞： 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計；優(yōu)化方法；優(yōu)化應(yīng)用。 II 目錄 摘要.........................................................II 1設(shè)計任務(wù).....................................................1 2 齒輪的傳統(tǒng)設(shè)計..............................................2 3優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型...........................................7 3.1確定設(shè)計變量和目標(biāo)函數(shù)................................................7 3.2確定約束條件..........................................................7 Matlab計算機(jī)程序............................................9 5結(jié)果分析....................................................11 參考文獻(xiàn).....................................................12 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 1設(shè)計任務(wù) 設(shè)計如圖2-40所示的單級直齒圓柱齒輪減速器，其齒數(shù)比u?3.2，工作壽命要求10年兩班制，原動機(jī)采用電動機(jī)，工作載荷均勻平穩(wěn)，小齒輪材料為40Cr,調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度HB=235~275，[?H]1?531MPa,[?F]1?297.5MPa,大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為HB=217~255，[?H]2?513MPa，[?F]2?251.4MPa，載荷系數(shù)k=1.3，P=28KN，n=1440rad/min要求在滿足工作要求的前提下使兩齒輪的重量最輕。 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 齒輪的傳統(tǒng)設(shè)計 一、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(1)由式子試算小齒輪分度圓直徑，即 d1?31） 2KH1T1?d*u?1ZHZEZ?2*()?[?H] u[?H]確定公式中的各參數(shù)值 1.試選KH1?1.3 2.計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 T1?9.55?106P/n?9.55?106?28/1440N?mm?18.569?104N?mm 3.查表并查圖選取齒寬系數(shù)?d?1，區(qū)域系數(shù)ZH?2.5，材料的彈性影響系數(shù)ZE?189.8MPa，4.計算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Z?*?a1?arccos[z1cos?/(z1?2ha)]?arccos[24?cos20?/(24?2?1)]?29.841?*?a1?arccos[z2cos?/(z2?2ha)]?arccos[77?cos20?/(77?2?1)]?23.666? ???[z1(tan?a1?tan?`)?z1(tan?a2?tan?`)]/2? ?[24?(tan29.841??tan20?)?77?(tan23.666??tan20?)]/2??1.711Z??4??4?1.711??0.873 335.計算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力[?H] 查圖得小齒輪和大齒輪測接觸疲勞極限分別為[?Hlm1]?590MPa、[?Hlm2]?540MPa 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1?60n1jLh?60?1440?1?(2?8?300?10）?4.1472?109 N 2?N1/u?4.1472?10/(77/24)?1.293?10查圖取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1?0.90、KHN2?0.95。 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，由式子得[?H]1?KHN1?Hlim10.90?590?MPa?531MPaS1KHN2?Hlim20.95?540?MPa?513MPa S1[?H]2?取[?H]1和[?H]2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 [?H]1?[?H]2?513MPa 2）試算小齒輪分度圓直徑 d1?32KH1T1?d*u?1ZHZEZ?2*()u[?]?74.466mm42?1.3?9.948?10（77/24）?12.5?189.8?0.8732?3??()mm 1（77/24）513 （2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。 1、圓周速度v。 v??d1tn160?1000???74.466?144060?1000m/s?5.6m/s 2、齒寬b.b??dd1t?1?74.466mm?74.466mm2)計算實際載荷系數(shù)Ku。 1、查表取使用系數(shù)KA?1。 2、根據(jù)v?5.6m/s、7級精度，查圖得動載荷系數(shù)Kv?1.2。 3、齒輪的圓周力。 F t1?2T1/d1t?2?9.948?104/74.466N?4.987?103NKF t1b?1?3.329?10/74.466N/m?66.9N/mm?100N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KH??1.2 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 4、查表用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù)KH??1.421。由此，得到實際載荷系數(shù) KH?KAKvKH?K H??1?1.2?1.2?1.421?2.0513)由式子得，可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1?d13KH2.051?74.466??86.675mm KHt1.3 及相應(yīng)的齒輪模數(shù) m?d1/z1?86.675/24mm?3.611mm 二、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計（1）由式子試算模數(shù)，即 m1?32KF1T1Y?YFaYSA*()[?F]?dz121)確定公式中的各參數(shù)值 1、試選KF1?1.3。 2、由式子計算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。 Y??0.25?0.75???0.25?0.75?0.688 1.7113、計算YFaYsa。[?F]查圖得YFa1?2.65、YFa2?2.23。應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1?1.58、Ysa2?1.76。小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為?Flim1?490MPa、?Flim2?400MPa。彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1?0.85、KFN2?0.88。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4。由式子得 [?F]1?KFN1?Flim10.85?490?MPa?297.5MPa S1.4KFN2?Flim20.88?400?MPa?251.4MPa S1.4[?F]2? 4 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 YFa1Ysa12.65?1.58??0.0141 [?F]1297.5YFa2Ysa22.23?1.76??0.0156 [?F]2251.4因為大齒輪的YFaYsa大于小齒輪，所以取 [?F]YFaYsaYFa2Ysa2??0.0156 [?F][?F]22）試算模數(shù) m1?32KF1T1Y?YFaYSA2?1.3?9.948?104?0.6883*()??0.015622[?F]?dz11?24 ?2.080mm （2）調(diào)整齒輪模數(shù) 1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。 1、圓周速度v。 d?mtz1?2.080?24mm?49.92mm v??d1tn160?1000???49..92?144060?1000m/s?3.76m/s 2、齒寬b。 b??dd1?1?49.92mm?49.92mm3、寬高比b/h **h?(2hac)m1?(2?1?0.25)?2.080mm?4.68mmd b/h?49.92/4.68?10.672)計算實際載荷系數(shù)KF 1、根據(jù)v?.3.76m/s，7級精度，查圖得動載荷系數(shù)Kv?1.08 2、由F t1?2T1/d1t?2?9.948?104/49.92N?7.44?103N，查表得齒間KAF t1/b?1?7.44?103/49.92N/mm?149N/m?100N/mm載荷分配系數(shù)KF??1.0。 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 3、查表用插值法查得KH??1.417，結(jié)合b/h?10.67查圖得KF??1.34。則載荷系數(shù)為 KF?KAKvKF?K F??1?1.17?1.42?1.4?2.333)由式子，可得按實際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù) m?m13KF2.33?2.080??2.527mm KFt1.3對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)2.527mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m?3mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1?86.675mm，算出小齒輪齒數(shù)z1?d1/m?86.675/3?28.89。取z1?29，則大齒輪齒數(shù)z2?uz1?3.2?29?92.4，取z2?92，z1與z2互為質(zhì)數(shù)。 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 3優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型 3.1確定設(shè)計變量和目標(biāo)函數(shù) 取設(shè)計變量和目標(biāo)函數(shù)x?[x1,x2,x3]T?[m,z1,?d]T，其中m為齒輪模數(shù)，z1為小齒輪齒數(shù)，?d為齒寬系數(shù)。 設(shè)小齒輪分度圓直徑為d1，大齒輪分度圓直徑為d2，齒輪寬度為b，要求圓柱齒輪的重量最輕，也就要求體積最小，因此可建立目標(biāo)函數(shù)： f(x)??（d1?d22)b 4由齒數(shù)比u?d2b，齒寬系數(shù)?d?，目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為： d1d1f(x)??（1?u2（）mz1)3?d4?8.8279x1x2x3 3.2確定約束條件 （1）邊界約束條件 模數(shù)限制：2?x1?10； 齒數(shù)限制：20?x2?40； 齒寬系數(shù)限制：0.8?x3?1.4； （2）性能約束 （接觸疲勞強(qiáng)度的限制：g1x)??H-[?H]?ZHZE2KT1u?1*?[?H]?0 3u?dd1式中：?H為齒面接觸疲勞強(qiáng)度；K為載荷系數(shù)，K=1.3；ZH為節(jié)點區(qū)域系數(shù)，ZH=2.5；ZE為彈性影響系數(shù)，ZE=189.8，代入以上參數(shù)得g(x)?377717.238xxx33312?550?0 2KT1YFYS?[?F]?0 32mz1?d彎曲疲勞強(qiáng)度的限制：?F-[?F]? 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 式中，為齒根彎曲疲勞強(qiáng)度； 為齒形系數(shù)； 為齒根應(yīng)力校正系數(shù)。YF1?12.518612.5186?2.063，YF2??2.063 uz1?3.01794z1?3.0179422.70422.704Y?1.97?，F(xiàn)1 z1?34.6uz1?34.6YF1?1.97?代入以上參數(shù)得： g（?（2x)?48279412.518622.7042?2.063)?(1.97?)/(x13x2x3)?290?0 x2?3.01794x2?34.612.518622.7042?2.063)?(1.97?)/(x13x2x3)?210?03.2x2?3.017943.2x2?34.6g（?（3x)?48279 4《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 Matlab計算機(jī)程序 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 5結(jié)果分析 (1)對比分析發(fā)現(xiàn)：在齒輪可靠性得到保證的前提下，優(yōu)化后的目標(biāo)值比原設(shè)計目標(biāo)值減少24%； (2)優(yōu)化結(jié)果表明：優(yōu)化方案比給定方案節(jié)省材料，降低成本，效益明顯，對減速設(shè)計具有良好的參考價值。 《單級齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計》說明書 參考文獻(xiàn) 【1】《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》（主編 李國斌）機(jī)械工業(yè)出版社 【2】《機(jī)械制圖與公差》（主編：王志泉、項仁昌；主審：金瀟明）清華大學(xué)出版社 【3】《機(jī)械設(shè)計、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》（華中理工大學(xué) 王昆;主編：重慶大學(xué) 何小柏；同濟(jì)大學(xué) 汪信遠(yuǎn)）高等教育出版社第五篇：單級齒輪減速器機(jī)械優(yōu)化設(shè)計范文
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