机械优化设计

《机械优化设计》实验教学大纲

湖南农业大学工学院

2007年11月

《机械优化设计》实验教学大纲

1、实验课程号：30179B1

2、课程属性：选修

3、实验属性：非独立设课

4、学时：总学时40，实验学时8 学分：2

5、实验应开学期：第5学期（秋季）

6、先修课程：理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、Visual Basic语言或C语言

一、课程的性质和任务

《机械优化设计》课程是高等工科院校中机械类专业指导委员会指定的一门主干课程，是一门用以培养学生在机械设计中应用现代设计方法的专业课，其目的是使学生树立优化设计的思想,掌握优化设计的基本概念和基本方法, 并初步具有应用机械优化设计的基本理论和基本方法解决简单工程实际问题的初步能力。为学生的毕业设计及科学研究打下一定的基础，该课程是在高年级设置的专业选修课，可供机械类或近机类专业的学生选修。该课程在机械类或近机类专业的教学计划中占有重要的地位和作用。

二、实验的目的与基本要求

1、加深对机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解。

2、掌握数学模型的建立方法

3、掌握几种常用的最优化计算方法。

4、能运用计算机语言来编程上机解答，培养学生独立编制、调试计算机程序的能力。

5、培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的初步能力。

三、实验考核方式及办法

课程实验不单独考试，根据实验内容当场在计算机上查看实验结果运行情况，要求打印出实验程序、并结合学生实际动手能力和学习态度进行评分，计入课程考试，实验课成绩占课程总分成绩的15%。

四、实验项目一览表

序号实验项目实验

类型

实验方法

实验要

求

每组

人数

适用

专业

实

验

学

时

1 优化方法编程验证任选做

其中两

工科

类

4

个实验

外推法、黄金分割法程序的编制和解题验证

编程、上机

调试运行

选做 1

工科

类

2

二次插值法程序的编

制和解题验证

编程、上机

调试运行

选做

1

工科

类

2

最速下降法程序的编

制和解题验证

编程、上机

调试运行选做

1

工科

类

2

共轭梯度法程序的编

制和解题验证

编程、上机

调试运行选做

1

工科

类

2

2 优化技术在机械设计

中的应用

综合设

计性

编程、上机

调试运行必做

1

工科

类

4

五、实验项目的具体内容

实验一优化方法编程

1、目的与要求

（1）加深对机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解。

（2）掌握几种常用的最优化计算方法。

3）能运用计算机语言来编程上机解答，培养学生独立编制、调试计算机程序的能力。

2、实验内容

在一下实验中任选两个实验，每个实验2学时，共4学时：

（1）外推法、黄金分割法程序的编制和解题

（2）二次插值法程序的编制和解题

（3）最速下降法程序的编制和解题

（4）共轭梯度法程序的编制和解题

3、实验设备

（1）PIII以上计算机，1台/人

（2）C语言编译器或Visual Basic软件

4、实验步骤

由教师布置，学生自己编程实现对问题的优化求解

5、教学方式

教师适当讲解，学生上机编程、调试、运行

6、考核要求

在计算机上当场查看实验结果，并提交程序清单，当场记分

实验二优化技术在机械设计中的应用

1、目的要求

（1）加深对机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解。

（2）掌握数学模型的建立方法

（3）了解工程实际问题的优化设计过程

（4）培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的初步能力。

（5）熟悉计算机语言，如：V isual Basic、C语言等在运用优化设计方法解决工程实际问题的应用

2、实验内容

本实验综合设计性实验，根据学生本人具体情况，学生可对一下实验题目任选一个，应用计算机语言上机编程、调试、输入适当参数，运行出结果，学时4学时。

（1）曲柄摇杆机构的最优化设计

（2）曲柄滑块机构的最优化设计

（3）偏心直动尖顶推杆盘形凸轮机构基圆半径及偏心距的最优化设计

（4）二级圆柱齿轮（斜齿）减速箱的最优化设计

（5）链传动的最优化设计

（6）螺旋压缩弹簧的最优化设计

（7）机床主轴的优化设计

3、实验设备

（1）PIII以上计算机，1台/人

（2）C语言编译器或Visual Basic软件

4、实验步骤

由教师布置，学生选择上述实验内容中的任意一个，独立上机编程、调试完成

5、教学方式

指导教师适当优化设计方法在解决工程实际问题中过程、注意事项，学生上机编程、调试、运行

6、考核要求

在计算机上当场查看实验结果，并提交程序清单，当场记分

六、实验教材与参考书

教材：机械优化设计实验指导书，自编