合工大《机械优化设计》-作业1

关于“优化设计”的读书报告

优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新学科，它将最优化原理和计算技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。优化设计的指导思想源于它所倡导的开放型思维方式，即在面对问题时，抛开现实的局限去想象一种最理想的境界，然后再返回到当前的现状中来寻找最佳的解决方案。

《机械优化设计方法与评判指标》一文提到，机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的一门科学。它包括机械优化设计、机械零部件优化设计、机械结构参数和形状的优化设计等诸多内容。随着科技的发展，现代化机械优化设计方法主要以数学规划为核心，以计算机为工具，向着多变量、多目标、高效率、高精度方向发展。针对优化设计数学模型要素的不同情况，可将优化设计方法分类如下：

●按目标函数的多少，可分为单目标优化设计方法和多目标优化设计方法；

●按约束情况可分为无约束优化设计方法和约束优化设计方法；

●按维数可分为一维优化设计方法和多维优化设计方法；

●按寻优途径可分为数值法、解析法、图解法、实验法和情况研究法

此外，优化设计方法的选择是解决优化设计问题的前提，研究选用哪个方法好，需视优化设计方法的特性和实际优化问题具体情况而定，一般来说，评价一种优化设计方法的优劣可以从以下几个方面进行考察：可靠度、精度、效率、通用性、稳定性、全局收敛性、初始条件敏感性、多变量敏感性、约束敏感性等等。

《机械优化设计综述与展望》一文指出：机械优化设计的过程：

1.分析设计变量，提出目标函数，确定约束条件，建立优化设计的数

学模型；

2.选择适当的优化方法，编写优化程序；

3.准备必须的初始数据并上机计算，对计算机求得的结果进行必要的

分析。

文章末尾对优化技术提出了展望：在优化技术水平得到了提高的同时，国内机械加工或工艺水平、加工手段和制造技术也应配套提升才行，否则整体机械水平将仍然停滞不前。这不仅要加工技术的引进，更重要的是加工设备的性能提升，尤其是数控机床的加工水平。加强与国际技术发达国家的合作和交流软硬件技术共同提升，以期达到机械设计——加工一体化的目标。

《应用MATLAB工具箱实现机械优化设计》一文指出：机械优化设计是以数学规划为理论基础, 以计算机为工具, 寻求机械设计问题最佳方案的现代设计方法之一, 现在已经有很多成熟的优化方法程序可供选择, 但是每种优化方法都有自己的特点和适用范围, 实际应用中很容易因为优化方法或初始参数选择不

当而无法得到全局最优解, 而MATLAB 语言的优化工具箱则选用最佳方法来

求解, 初始参数输入简单, 语法特征符合科技人员对数学表达式的书写, 编程工作量大大减少, 有着很大的优越性。

《智能优化算法在机械优化设计中的应用》也同样认为：随着智能理论、计算机科学的发展出现了许多新的智能计算方法，如模拟退火、人工神经网络，进化计算等，这些新方法的优越性能给机械优化设计的发展带来了可能。将这些新的智能计算方法合理地应用到机械优化设计领域，有可能解决传统优化设计方法进行机械优化设计存在的问题。

《汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计》一文将可靠性优化设计理论应用到汽车机械式变速器的设计中,根据汽车动力性要求,在保证零件强度和刚度可靠使用的条件下,以变速器体积最小化和传动齿轮重合度最大化为目标函数,建立了汽车机械式变速器多目标可靠性优化设计的数学模型。并通过MATLAB编程实现了对该模型的求解计算,最终得到可靠性优化设计结果。通过可靠性优化设计方法与传统设计方法的对比,得出可靠性优化设计在汽车机械式变速器设计领域是可行的,效果明显优越于传统设计方法。

《乘用车两轴式机械变速器的可靠性优化设计》一文将可靠性优化设计理论应用到汽车机械式变速器齿轮系的设计中,根据汽车动力性要求,在保证零件结构强度和刚度可靠使用的条件下,以变速器体积最小化和功率使用率最大化为目标函数,建立了汽车机械式变速器多目标可靠性优化设计的数学模型。通过使用MATLAB编程实现了混合遗传算法在该模型中的求解应用,最终得到可靠性优化设计结果。通过可靠性优化设计结果与原始数据的对比,得出可靠性优化设计方法在变速器设计领域是可行的,且具有较高的工程应用价值。

总之，优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各工业部门。

参考文献

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[2]. 张运节.机械优化设计综述与展望. 华东冶金地质勘查局八一五地质队

[3]. 席平原.应用MATLAB工具箱实现机械优化设计. 淮海工学院机械系江苏连云港222001

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[5]. 蒋春明.汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计. 南京航空航天大学

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