《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐報(bào)告

1、合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)課程實(shí)踐研究報(bào)告班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 授課教師： 日 期： 2016年 11月 12 日 目錄1. 0.618的證明、一維搜索程序作業(yè)2. 單位矩陣程序作業(yè)3. 注釋最佳再現(xiàn)給定運(yùn)動規(guī)律連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題模型子程序4. 連桿機(jī)構(gòu)問題 自行選擇小型機(jī)械設(shè)計(jì)問題或其他工程優(yōu)化問題（1）分析優(yōu)化對象，根據(jù)設(shè)計(jì)問題的要求，選擇設(shè)計(jì)變量，確立約束條件，建立目標(biāo)函數(shù)，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型并編制問題程序；（2）選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法，簡述方法原理，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算；（3）進(jìn)行結(jié)果分析，并加以說明。5. 課程實(shí)踐心得體會1. 0.618的證明、一維搜索程序作業(yè)1.1證明：a 1 2

2、 b 1- 1 a 3 1 2 （1-） 2 黃金分割法要求插入點(diǎn) 1，2 的位置相對于區(qū)間a,b兩端點(diǎn)具有對稱性，即 1=b-（b-a） 2=b+（b-a）其中 為待定常數(shù)。除了對稱要求外，黃金分割法還要求在保留下來的區(qū)間內(nèi)再插入一點(diǎn)，所形成的新三段與原來區(qū)間的三段具有相同的比例分布，故有 1-=2取方程正數(shù)解，得 =5-120.6181.2一維搜索C語言程序：（以正弦函數(shù)y=sinx為例）#include#includeint main() double a,b,c=0.618,x3,y3,d; printf(請輸入?yún)^(qū)間a,b的值以及精度:n); scanf(%lf,%lf,%lf,&a,

3、&b,&d); x1=b-c*(b-a); x2=a+c*(b-a); y1=sin(x1); y2=sin(x2); do if(y1y2) a=x1;x1=x2;y1=y2; x2=a+c*(b-a); y2=sin(x2); else b=x2;x2=x1;y2=y1; x1=b-c*(b-a); y1=sin(x1); while(fabs(b-a)/b)d); x0=(a+b)/2; y0=sin(x0); printf(極小點(diǎn)x*=%lfn,x0); printf(極小值y=%lfn,y0);C語言程序運(yùn)行結(jié)果：2. 單位矩陣程序作業(yè)2.1 C語言程序：#includeint ma

4、in()int i,j,N,y;printf(請輸入單位矩陣階數(shù) N: );scanf(%d,&N);for (i=1;i=N;i+) for (j=1;j=N;j+) if (i=j) y=1; else y=0; printf(%d ,y); if (j=N) printf(n); C語言程序運(yùn)行結(jié)果：2.2 matlab程序：clc;clear all;N=input(請輸入單位矩陣階數(shù) N:);eye(N)matlab程序運(yùn)行結(jié)果：3.請解讀注釋以下最佳再現(xiàn)給定運(yùn)動規(guī)律連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題模型子程序（FORTRAN語言）C 連桿機(jī)構(gòu)問題函數(shù)子程序C目標(biāo)函數(shù)=SUBROUTINE FFX

5、(N,X,FX) ；計(jì)算X點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值的子程序C=DIMENSION X(N) ；是數(shù)組要聲稱COMMON /ONE/ I1,I2,I3,I4,NFX,I6 ；公用語句，程序段傳輸數(shù)據(jù)NFX=NFX+1 ；目標(biāo)函數(shù)子程序調(diào)用次數(shù)計(jì)數(shù)器P0=ACOS(1.0+X(1)*2-X(2)*2+25.0)/(10.0*(1.0+X(1) Q0=ACOS(1.0+X(1)*+*2-X(2)*2-25.0)/(10.0*X(2)T=90.0*3.1415926/(180.0*30.0) ；將考察范圍輸入角30等分后每一份的值FX=0.0 ；連加先置0DO 10 K=0,30 ；循環(huán)程序入口，循環(huán)30次PI

6、=P0+K*T ；計(jì)算每一次循環(huán)后的輸入角QE=Q0+2.0*(PI-P0)*2/(3.0*3.1415926)D=SQRT(26.0-10.0*COS(PI)AL=ACOS(D*D+X(2)*X(2)-X(1)*X(1)/(2.0*D*X(2)BT=ACOS(D*D+24.0)/(10.0*D) IF (PI.GE.0.0 .AND. PI.LT.3.1415926) THEN QI=3.1415926-AL-BT ；輸入角在0到pi的實(shí)際輸出角 ELSE QI=3.1415926-AL+BT ；輸入角在大于pi的實(shí)際輸出角 ENDIF IF(K.NE.0 .OR. k.NE.30) THE

7、N FX=FX+(QI-QE)*2*T ；數(shù)值積分的非首點(diǎn)，非末點(diǎn) ELSE FX=FX+(QI-QE)*2*T/2.0 ；數(shù)值積分的首端點(diǎn)，末端點(diǎn) ENDIF10CONTINUEENDC不等約束=SUBROUTINE GGX(N,KG,X,GX) ；計(jì)算X點(diǎn)的KG個GX的值的子程序C=DIMENSION X(N),GX(KG)GX(1)=1.0-X(1) ；L1=L2GX(2)=1.0-X(2) ；L1=L3GX(3)=1.0-5.0 ；L1=L4GX(4)=(1.0+X(1)-(X(2)+5.0) ；(L1+L2)=(L3+L4)GX(5)=(1.0+X(2)-(X(1)+5.0) ；(L

8、1+L3)=(L2+L4)GX(6)=(1.0+5.0)-(X(1)+X(2) ；(L1+L4)=(L3+L2)GX(7)=-(1.4142*X(1)*X(2)-X(1)*2-X(2)*2)-16.0 ；大于最小傳動角GX(8)=-(X(1)*2+X(2)*2+1.4142*X(1)*X(2)+36.0 ；小于最大傳動角ENDC等式約束=SUBROUTINE HHX(N,KH,X,HX) ；計(jì)算X點(diǎn)的KH個HX的值的子程序C=DIMENSION X(N),HX(KH)X(1)=X(1) ；虛寫一句END4. 連桿機(jī)構(gòu)問題+自選問題4.1連桿機(jī)構(gòu)問題設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，要求曲柄從轉(zhuǎn)到=+時，搖桿

9、的轉(zhuǎn)角最佳再現(xiàn)已知的運(yùn)動規(guī)律：=+且已知=1，=5，為極位角，其傳動角允許在50120范圍內(nèi)變化。 圖.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（1）設(shè)計(jì)變量已知=1，=5且和不是獨(dú)立參數(shù)，=arccos=arccos所以還問題只有兩個獨(dú)立參數(shù)和，因此設(shè)計(jì)變量為X=（2）目標(biāo)函數(shù)將輸入角分成30等分，得目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式 式中當(dāng)時的機(jī)構(gòu)實(shí)際輸出角，其計(jì)算公式為=式中：=arccos=arccos= arccos=arccos=為當(dāng)時的理想輸出角，其值由下式計(jì)算=+（3）約束條件由曲柄存在條件和傳動角條件可得約束條件為：(4)數(shù)據(jù)輸入（5）結(jié)果4.2自選問題要制作500套鋼筋，每套鋼筋由3.5m,3.0 m和1.6m三種不同

10、長度的鋼筋各一根組成，它們的材質(zhì)和直徑均相同。目前在市場上采購到的同類鋼筋的長度每根均為8.0 m，問應(yīng)購進(jìn)多少根才能滿足需要？下料方案：方式一方式二方式三方式四方式五方式六3.5m2110003.0m0102101.6m002135設(shè)方式1-6次數(shù)分別采用了x1，x2，x3，x4，x5，x6次，則min（x1+x2+x3+x4+x5+x6 ）st g1(x)=500-2x1-x2-x3=0 g2(x)=500-x2-2x4-x5=0 g3(x)=500-2x3-x4-3x5-5x6=0 g4(x)=-x1=0 g5(x)=-x2=0 g6(x)=-x3=0 g7(x)=-x4=0 g8(x)

11、=-x5=0 g9(x)=-x6=0matlab整數(shù)線性規(guī)劃程序：clcclear allf=1,1,1,1,1,1; %目標(biāo)函數(shù)系數(shù)A=-2 -1 -1 0 0 0; 0 -1 0 -2 -1 0; 0 0 -2 -1 -3 -5;%約束不等式系數(shù)b=-500;-500;-500;lb=zeros(6,1); %變量下限為0intcon = 6;x,fval=intlinprog(f,intcon,A,b,lb)結(jié)果：因此，至少需要550根才能滿足需要，切割方案為250次方式一，250次方式四，50次方式六。5. 課程實(shí)踐心得體會機(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,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,才能具有更廣闊的發(fā)展前景。