《机械优化设计》

第一章机械优化设计引论1

1-1 机械设计的一般过程1

2-3 设计约束2

1-2 优化设计在设计过程中的应用3

1-3 机械优化设计方法5

一、评价判据5

二、优化方法7

1-4 机械优化设计发展概况及其技术经济效果15

第二章机械优化设计的基本要素和数学模型17

2-1 几个典型实际问题17

二、设计方案的表示形式19

一、基本参数19

2-2 设计变量19

三、设计变量的选取20

一、设计约束的种类21

二、可行设计区域和非可行设计区域22

2-4 目标函数23

2-5 优化设计问题的数学模型24

一、数学模型24

二、问题的类型25

三、问题大小的分类25

四、实际问题举例25

10-4 桥式起重机箱形主梁的优化设计26

11-1 引言27

第十一章优化设计程序27

一、约束最优解和无约束最优解30

二、局部最优解和全域最优解30

2-6 优化设计问题的几何解释30

习题32

3-1目标函数性态分析33

一、目标函数的等值面(线)33

第三章机械优化设计的某些基本理论和方法33

二、函数的方向导数和梯度34

3-2 目标函数的无约束极值条件37

一、多元函数的泰勒展开式38

二、二次型函数39

三、无约束的极值条件40

四、函数的凸性43

3-2 约束问题的最优解条件46

一、约束极值问题46

二、约束极值的必要条件47

3-4 数值迭代方法和收敛条件50

一、基本思想50

二、收敛条件51

三、求导数的数值计算方法52

3-5 一维搜索的最优化方法54

一、搜索区间的确定54

二、切线法55

三、分数法和0.618法56

四、二次插值法61

五、三次插值法63

习题65

4-1 引言66

第四章约束优化设计问题的直接解法66

一、约束优化设计问题的求解方法66

二、约束优化设计问题直接解法的特点67

4-2 随机试验法68

一、方法概要68

二、算法和程序框图70

4-3 随机方向搜索法71

一、基本原理71

二、算法和程序框图73

三、实际问题举例75

4-4 复合形法78

一、基本原理78

二、初始复合形的产生80

三、调优迭代规则81

四、实际问题举例84

一、基本原理87

4-5 可行方向法87

二、适用可行方向的条件和产生方法89

三、步长因子的确定92

四、终止准则95

五、算法和程序框图95

习题97

第五章约束优化设计问题的间接解法98

5-l 引言98

5-2 等式约束优化设计问题的间接解法99

一、消元法99

二、拉格朗日乘子法101

三、惩罚函数法106

5-3 不等式约束优化设计问题的间接解法107

一、惩罚函数及其分类107

二、外点惩罚函数法108

三、内点惩罚函数法114

四、混合惩罚函数法123

5-4 结束语125

习题126

一、无约束搜索算法概述128

6-1 引言128

第六章无约束最优化方法128

二、共轭方向概念及其性质129

三、算法的收敛速度132

6-2 坐标轮换法132

一、基本原理132

二、搜索方向和步长133

三、效能特点135

6-3 鲍威尔方法136

一、共轭方向的构成和共轭方向法136

二、鲍威尔的共轭方向法138

三、共轭性的判别准则139

四、算法和程序框图142

五、计算举例144

一、梯度法及其特点146

6-4 共轭梯度法146

二、共轭梯度法的基本原理147

三、共轭梯度方向的构成148

四、算法和程序框图149

五、计算举例151

6-5 变尺度法152

一、牛顿法152

二、变尺度法的基本原理153

三、DFP变尺度方法156

四、BPGS变尺度方法159

习题160

第七章机械优化设计中的某些具体问题161

7-1 引言161

7-2 有关建立数学模型的几个问题161

一、关于设计变量和约束条件的确定问题162

二、数据表相线图资料的使用163

三、数学模型的尺度变换164

7-3 机械设计中的多目标问题165

一、多目标优化设计问题165

四、主要目标法166

三、协调曲线166

二、设计分析法166

五、统一目标法170

7-4 有整型和离散型设计变量的优化设计问题174

一、凑整解方法174

二、用非线性混合整数规划176

三、其他方法181

一、优化方法的选择182

7-5 优化方法的选择和全域最优解的查找问题182

二、寻找全城最优解的问题183

7-6 结果分析灵敏度分析184

一、结果分析184

二、数据整理185

三、灵敏度分析185

8-1 引言187

8-2 机构优化设计的一般原理187

一、一般设计步骤187

第八章连杆机构的优化设计187

二、一般设计问题188

三、评价问题192

8-3 连杆机构按运动学参数的优化设计193

一、蟹爪式装载机扒取机构的优化设计193

二、飞剪机剪切机构的优化设计200

三、压力机多连杆机构的优化设计205

8-4 连杆机构按动力学参数的优化设计211

一、四杆变幅机构的分析212

二、四杆变幅机构优化设计的数学模型214

三、计算举例218

一、齿轮传动研究的主要内容219

二、齿轮传动优化设计的问题219

第九章齿轮传动的优化设计219

9-1 引言219

9-2 单排2K-H(NGW)型行星轮系优化设计220

一、2K-H型行星轮系优化设计的数学模型221

二、参数圆整和标准化的处理方法223

三、优化方法和计算举例226

9-3 ZQ系列二级圆柱齿轮减速器齿轮啮合参数的优化设计228

一、齿轮啮合参数优化设计的数学模型228

二、齿轮啮合参数最佳方案的确定231

三、新方案技术经济的初步分析234

9-4 车床主传动箱的优化设计235

一、传动方案235

二、设计变量的确定236

四、约束条件237

三、目标函数237

五、计算举例240

10-1 弹簧的优化设计242

一、基本设计公式242

第十章弹簧、滑动轴承、内燃机凸轮机构和桥式起重机箱形主梁的优化设计242

二、验算公式243

三、结构246

四、实际问题举例246

10-2 滑动轴承的优化设计249

一、基本设计公式249

二、系统参数、约束条件和目标函数253

三、实际问题举例254

一、基本设计公式258

10-3 内燃机凸轮机构的优化设计258

二、目标函数和约束条件259

三、实际问题举例260

一、桥式起重机箱形主梁的结构262

二、数学模型262

三、计算方法简述267

四、实际问题举例267

一、RCS优化设计程序的组成271

11-2 优化设计程序说明271

二、RCS优化设计程序的功能和算法概要272

11-3 RCS优化设计的源程序277

一、RCS主过程的说明形式277

二、RCS主过程中形参说明277

三、待算数学模型的格式278

四、RCS主过程全文279

11-4 程序使用说明和举例289

一、RCS主过程使用说明289

二、RCS主过程使用举例289

参考文献292