機械優(yōu)化設(shè)計論文1.doc

機械優(yōu)化設(shè)計課程論文復(fù)雜道具的優(yōu)化設(shè)計機械優(yōu)化設(shè)計論文班 級：機制084學(xué) 號：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,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: 機械優(yōu)化設(shè)計 產(chǎn)品開發(fā) 正文：一、械優(yōu)化設(shè)計的基本理論優(yōu)化設(shè)計是一門新興學(xué)科,它建立在數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)上,通過計算機的數(shù)值計算,能從眾多的設(shè)計方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計方案,使期望的經(jīng)濟指標達到最優(yōu),它可以成功地解決解析等其它方法難以解決的復(fù)雜問題,優(yōu)化設(shè)計為工程設(shè)計提供了一種重要的科學(xué)設(shè)計方法,因而采用這種設(shè)計方法能大大提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。優(yōu)化設(shè)計主要包括兩個方面:一是如何將設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為確切反映問題實質(zhì)并適合于優(yōu)化計算的數(shù)學(xué)模型,建立數(shù)學(xué)模型包括:選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計變量,建立優(yōu)化問題的目標函數(shù)和約束條件。目標函數(shù)是設(shè)計問題所要求的最優(yōu)指標與設(shè)計變量之間的函數(shù)關(guān)系式,約束條件反映的是設(shè)計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函數(shù)的極值或最優(yōu)值的問題。機械優(yōu)化設(shè)計就是在給定的載荷或環(huán)境條件下,在機械產(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),以機械系統(tǒng)的功能、強度和經(jīng)濟性等為優(yōu)化對象,選取設(shè)計變量,建立目標函數(shù)和約束條件,并使目標函數(shù)獲得最優(yōu)值一種現(xiàn)代設(shè)計方法,目前機械優(yōu)化設(shè)計已廣泛應(yīng)用于航天、航空和國防等各部門。二、機械優(yōu)化設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)是企業(yè)的中心任務(wù),而產(chǎn)品的競爭力影響著企業(yè)的生存與發(fā)展。產(chǎn)品的競爭力主要在于它的性能和質(zhì)量,也取決于經(jīng)濟性,而這些因素都與設(shè)計密切相關(guān),可以說產(chǎn)品的水平主要取決于設(shè)計水平。隨著生產(chǎn)的日益增長,要求機器向著高速、高效、低消耗方向發(fā)展,并且由于商品的競爭,要求不斷縮短設(shè)計周期,因而對產(chǎn)品的設(shè)計已不是僅考慮產(chǎn)品本身,還要考慮對系統(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、社會效益;不僅考慮當(dāng)前,還要考慮長遠發(fā)展。在這種情況下,所謂傳統(tǒng)的設(shè)計方法已越來越顯得適應(yīng)不了發(fā)展的需要。由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,對客觀世界的認識不斷深入,設(shè)計工作所需的理論基礎(chǔ)和手段有了很大進步,使產(chǎn)品的設(shè)計發(fā)生了很大的變化,特別是電子計算機的發(fā)展及應(yīng)用,對設(shè)計工作產(chǎn)生了革命性的突變,為設(shè)計工作提供了實現(xiàn)設(shè)計自動化和精密計算的條件。因此,用理論設(shè)計代替經(jīng)驗設(shè)計、用精確設(shè)計代替近似設(shè)計、用優(yōu)化設(shè)計代替一般設(shè)計將成為設(shè)計的必然發(fā)展趨勢。三、機械優(yōu)化設(shè)計的特點優(yōu)化設(shè)計是以建立數(shù)學(xué)模型進行設(shè)計的。優(yōu)化設(shè)計引用了一些新的概念和術(shù)語,如前所述的設(shè)計變量、目標函數(shù)、約束條件等。機械優(yōu)化設(shè)計將機械設(shè)計的具體要求構(gòu)造成數(shù)學(xué)模型,將機械設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,構(gòu)成一個完整的數(shù)學(xué)規(guī)劃命題,逐步求解這個規(guī)劃命題,使其最佳地滿足設(shè)計要求,從而獲得可行方案中的最優(yōu)設(shè)計方案。優(yōu)化設(shè)計改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方式。傳統(tǒng)設(shè)計方法是被動地重復(fù)分析產(chǎn)品的性能,而不是主動設(shè)計產(chǎn)品的參數(shù)。作為一項設(shè)計不僅要求方案可行、合理,而且應(yīng)該是某些指標達到最優(yōu)的理想方案。并從大量的可行設(shè)計方案中找出種最優(yōu)化的設(shè)計方案,從而實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計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,傳動效率高,生產(chǎn)成本低等,這些要求用傳統(tǒng)設(shè)計方法設(shè)計是無法解決的。實踐證明,最優(yōu)化設(shè)計是保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能,減輕自重或體積,降低工程造價的一種有效設(shè)計方法。優(yōu)化設(shè)計的一般過程與傳統(tǒng)設(shè)計方法有所不同。它是以計算機自動設(shè)計選優(yōu)為其基本特征的。由于計算機的運用速快,分析計算一個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)計人員提供大量的設(shè)計分析數(shù)據(jù),有助于考察設(shè)計結(jié)果,從而可以提高機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。四、機械優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用機構(gòu)運動參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計是機械優(yōu)化設(shè)計中發(fā)展較早的領(lǐng)域,不僅研究了連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等再現(xiàn)函數(shù)和軌跡的優(yōu)化設(shè)計問題,而且還提出一些標準化程序。機械零、部件的優(yōu)化設(shè)計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、液壓軸承和滾動軸承的優(yōu)化設(shè)計以及軸、彈簧、制動器等的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。除此之外,在機床、鍛壓設(shè)備、壓延設(shè)備、起重運輸設(shè)備、汽車等的基本參數(shù)、基本工作機構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)方面也進行了優(yōu)化設(shè)計工作。近年來發(fā)展起來的計算機輔助設(shè)計(CAD) 引入優(yōu)化設(shè)計方法后,把優(yōu)化設(shè)計方法與計算機輔助設(shè)計結(jié)合起來,使設(shè)計過程完全自動化,已成為設(shè)計應(yīng)用技術(shù)。計數(shù)器在生活中非常有用。用單片機自制,不但電路簡單,外圍元件少,運用靈活,實用性強,而且功能可根據(jù)需要自行設(shè)計。由74系列,40系列小規(guī)模數(shù)字芯片設(shè)計的計數(shù)器非常多,電路復(fù)雜,可靠性差,使用起來不方便,成本高,調(diào)整參數(shù)不靈活,為此我們用單片機AT89C51自制計數(shù)器來實現(xiàn)計數(shù)和倒計數(shù)功能。五、總結(jié)總的看來,機械優(yōu)化設(shè)計是適應(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)代機械設(shè)計理論的基礎(chǔ)上提出的一種更科學(xué)的設(shè)計方法,它可使機械產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量達到更高的要求。因此,在加強現(xiàn)代機械設(shè)計理論研究的同時,還要進一步加強最優(yōu)設(shè)計數(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際。同時機械優(yōu)化設(shè)計的研究還必須與工程實踐、數(shù)學(xué)力學(xué)理論、計算技術(shù)和電子計算機的應(yīng)用等緊密聯(lián)系起來,才能具有更廣闊的發(fā)展前景。六、參考文獻【 1 】王鳳歧 現(xiàn)代設(shè)計方法，天津大學(xué) 2002【 2 】高 健 機械優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)，科學(xué)出版社 2006【 3 】孫靖民 機械優(yōu)化設(shè)計，機械工業(yè)出版社 1999【 4 】陳立周 機械優(yōu)化設(shè)計方法，冶金工業(yè)出版社 1985【 5 】孫全穎