機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)論文1.doc

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)課程論文復(fù)雜道具的優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)論文班 級(jí)：機(jī)制084學(xué) 號(hào)：3080101433姓 名：趙明輝授課教師：梁利東老師完成日期：2011年5月3日摘要:機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是以最低的成本獲得最好的效益,是設(shè)計(jì)工作者一直追求的目標(biāo),從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)看,工程中的優(yōu)化問(wèn)題,就是求解極大值或極小值問(wèn)題,亦即極值問(wèn)題。本文從優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、優(yōu)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用等方面闡述優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法理論。關(guān)鍵詞: 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì) 產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 正文：一、械優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論優(yōu)化設(shè)計(jì)是一門新興學(xué)科,它建立在數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算,能從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計(jì)方案,使期望的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu),它可以成功地解決解析等其它方法難以解決的復(fù)雜問(wèn)題,優(yōu)化設(shè)計(jì)為工程設(shè)計(jì)提供了一種重要的科學(xué)設(shè)計(jì)方法,因而采用這種設(shè)計(jì)方法能大大提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面:一是如何將設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為確切反映問(wèn)題實(shí)質(zhì)并適合于優(yōu)化計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,建立數(shù)學(xué)模型包括:選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)變量,建立優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。目標(biāo)函數(shù)是設(shè)計(jì)問(wèn)題所要求的最優(yōu)指標(biāo)與設(shè)計(jì)變量之間的函數(shù)關(guān)系式,約束條件反映的是設(shè)計(jì)變量取得范圍和相互之間的關(guān)系;二是如何求得該數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解:可歸結(jié)為在給定的條件下求目標(biāo)函數(shù)的極值或最優(yōu)值的問(wèn)題。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在給定的載荷或環(huán)境條件下,在機(jī)械產(chǎn)品的形態(tài)、幾何尺寸關(guān)系或其它因素的限制范圍內(nèi),以機(jī)械系統(tǒng)的功能、強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性等為優(yōu)化對(duì)象,選取設(shè)計(jì)變量,建立目標(biāo)函數(shù)和約束條件,并使目標(biāo)函數(shù)獲得最優(yōu)值一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,目前機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)已廣泛應(yīng)用于航天、航空和國(guó)防等各部門。二、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)是企業(yè)的中心任務(wù),而產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力影響著企業(yè)的生存與發(fā)展。產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力主要在于它的性能和質(zhì)量,也取決于經(jīng)濟(jì)性,而這些因素都與設(shè)計(jì)密切相關(guān),可以說(shuō)產(chǎn)品的水平主要取決于設(shè)計(jì)水平。隨著生產(chǎn)的日益增長(zhǎng),要求機(jī)器向著高速、高效、低消耗方向發(fā)展,并且由于商品的競(jìng)爭(zhēng),要求不斷縮短設(shè)計(jì)周期,因而對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已不是僅考慮產(chǎn)品本身,還要考慮對(duì)系統(tǒng)和環(huán)境的影響;不僅要考慮技術(shù)領(lǐng)域,還要考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益;不僅考慮當(dāng)前,還要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。在這種情況下,所謂傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已越來(lái)越顯得適應(yīng)不了發(fā)展的需要。由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)不斷深入,設(shè)計(jì)工作所需的理論基礎(chǔ)和手段有了很大進(jìn)步,使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)發(fā)生了很大的變化,特別是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用,對(duì)設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生了革命性的突變,為設(shè)計(jì)工作提供了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化和精密計(jì)算的條件。因此,用理論設(shè)計(jì)代替經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、用精確設(shè)計(jì)代替近似設(shè)計(jì)、用優(yōu)化設(shè)計(jì)代替一般設(shè)計(jì)將成為設(shè)計(jì)的必然發(fā)展趨勢(shì)。三、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)是以建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的。優(yōu)化設(shè)計(jì)引用了一些新的概念和術(shù)語(yǔ),如前所述的設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件等。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)將機(jī)械設(shè)計(jì)的具體要求構(gòu)造成數(shù)學(xué)模型,將機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題,構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)學(xué)規(guī)劃命題,逐步求解這個(gè)規(guī)劃命題,使其最佳地滿足設(shè)計(jì)要求,從而獲得可行方案中的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是被動(dòng)地重復(fù)分析產(chǎn)品的性能,而不是主動(dòng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的參數(shù)。作為一項(xiàng)設(shè)計(jì)不僅要求方案可行、合理,而且應(yīng)該是某些指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的理想方案。并從大量的可行設(shè)計(jì)方案中找出種最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案,從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)可以滿足多方面的性能要求。產(chǎn)品要求總體結(jié)構(gòu)尺寸小,傳動(dòng)效率高,生產(chǎn)成本低等,這些要求用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)是無(wú)法解決的。實(shí)踐證明,最優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能,減輕自重或體積,降低工程造價(jià)的一種有效設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般過(guò)程與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有所不同。它是以計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)選優(yōu)為其基本特征的。由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)用速快,分析計(jì)算一個(gè)方案只要幾秒以至千分之一秒鐘,因而可以從大量的方案中選出最優(yōu)方案。因此可以為設(shè)計(jì)人員提供大量的設(shè)計(jì)分析數(shù)據(jù),有助于考察設(shè)計(jì)結(jié)果,從而可以提高機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。四、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中發(fā)展較早的領(lǐng)域,不僅研究了連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等再現(xiàn)函數(shù)和軌跡的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題,而且還提出一些標(biāo)準(zhǔn)化程序。機(jī)械零、部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)最近十幾年也有很大發(fā)展,主要是研究各種減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、液壓軸承和滾動(dòng)軸承的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及軸、彈簧、制動(dòng)器等的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。除此之外,在機(jī)床、鍛壓設(shè)備、壓延設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備、汽車等的基本參數(shù)、基本工作機(jī)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)方面也進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 引入優(yōu)化設(shè)計(jì)方法后,把優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái),使設(shè)計(jì)過(guò)程完全自動(dòng)化,已成為設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)。計(jì)數(shù)器在生活中非常有用。用單片機(jī)自制,不但電路簡(jiǎn)單,外圍元件少,運(yùn)用靈活,實(shí)用性強(qiáng),而且功能可根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。由74系列,40系列小規(guī)模數(shù)字芯片設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器非常多,電路復(fù)雜,可靠性差,使用起來(lái)不方便,成本高,調(diào)整參數(shù)不靈活,為此我們用單片機(jī)AT89C51自制計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和倒計(jì)數(shù)功能。五、總結(jié)總的看來(lái),機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)代化要求發(fā)展起來(lái)的,是一門嶄新的學(xué)科。它是在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上提出的一種更科學(xué)的設(shè)計(jì)方法,它可使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)到更高的要求。因此,在加強(qiáng)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究的同時(shí),還要進(jìn)一步加強(qiáng)最優(yōu)設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的研究,以便在近代數(shù)學(xué)、力學(xué)和物理學(xué)的新成就基礎(chǔ)上,使其更能反映客觀實(shí)際。同時(shí)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究還必須與工程實(shí)踐、數(shù)學(xué)力學(xué)理論、計(jì)算技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用等緊密聯(lián)系起來(lái),才能具有更廣闊的發(fā)展前景。六、參考文獻(xiàn)【 1 】王鳳歧 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