机械优化设计PDF电子书下载

目录 1

第一章 引论 1

第二章 机械优化设计的基本要素及数学模型 7

§2-1 设计变量 7

§2-2 约束条件 10

§2-3 目标函数 12

§2-4 最优化问题的数学模型 13

第三章 优化设计问题的若干理论基础 16

§3-1 优化设计问题的几何意义 16

一、目标函数的等值面（线） 16

二、约束最优解和无约束最优解 17

三、局部最优解和全域最优解 19

§3-2 无约束目标函数的极值点存在条件 21

一、函数的极值与极值点 21

二、极值点存在的条件 22

§3-3 函数的凸性 28

一、凸集与非凸集 29

二、凸函数的定义 30

三、凸函数的基本性质 31

四、凸函数的判定 31

五、函数的凸性与局部极值及全域最优值之间的关系 32

§3-4 约束极值点存在条件 32

§3-5 最优化设计的数值计算迭代方法 37

一、迭代法的基本思想及其格式 39

二、迭代计算的终止准则 40

第四章 一维搜索的最优化方法 43

§4-1 概述 43

§4-2 初始搜索区间的确定 45

§4-3 黄金分割法 50

一、消去法的基本原理 50

二、“0.618”的由来 52

三、迭代过程及算法框图 53

§4-4 二次插值法 56

一、基本原理 56

二、迭代过程及算法框图 59

第五章 多变量无约束优化方法 64

§5-1 概述 64

§5-2 变量轮换法 65

一、变量轮换法的原理与计算方法 65

二、迭代过程及算法框图 67

三、效能特点 69

§5-3 原始共轭方向法 72

一、共轭方向的基本概念 72

二、共轭方向的原始构成 77

三、迭代过程及算法框图 79

一、基本原理 85

§5-4 鲍威尔法 85

二、迭代过程及算法框图 87

§5-5 梯度法 94

一、基本原理 94

二、迭代过程及算法框图 95

三、效能特点 98

§5-6 牛顿法 99

一、基本原理 100

二、迭代过程及算法框图 103

三、效能特点 105

§5-7 变尺度法 106

一、变尺度法的基本思想 106

二、构造变尺度矩阵A（k）的基本要求 107

三、DFP法变尺度矩阵递推公式 109

四、DFP法迭代过程及算法框图 111

五、DFP法的效能特点 116

六、BFGS变尺度法 117

第六章 约束最优化方法 119

§6-1 概述 119

§6-2 约束随机方向搜索法 119

一、基本原理 120

二、初始点的选择 121

三、随机搜索方向的产生 123

四、迭代过程及算法框图 124

§6-3 复合形法 125

一、基本原理 125

二、初始复合形的产生 129

三、迭代过程及算法框图 130

§6-4 惩罚函数法 136

一、基本原理 136

二、外点惩罚函数法 139

三、内点惩罚函数法 146

四、混合型惩罚函数法 155

第七章 多目标函数的优化设计方法 160

§7-1 概述 160

§7-2 统一目标函数法 161

一、线性加权组合法 162

二、目标规划法 164

三、功效系数法 164

四、乘除法 166

§7-3 主要目标法 166

§7-4 协调曲线法 168

第八章 离散变量的优化设计方法 170

§8-1 离散变量优化的若干基本概念 170

一、离散设计空间和离散值域 170

二、非均匀离散变量和连续变量的均匀离散化处理 172

三、离散最优解 174

§8-2 凑整解法与网格法 176

一、凑整解法 176

二、网格法 178

§8-3 离散复合形法 178

一、初始离散复合形的产生 179

二、约束条件的处理 180

三、离散一维搜索 181

四、离散复合形算法的终止准则 182

五、重构复合形 183

六、离散复合形法的迭代过程及算法框图 183

第九章 有关优化设计的数学模型及其求解中的几个问题 186

§9-1 设计变量的选取 186

§9-2 目标函数的建立 187

§9-3 约束条件的确定 187

§9-4 数学模型的尺度变换 188

一、设计变量的尺度变换 189

二、目标函数的尺度变换 190

三、约束条件的尺度变换 190

§9-5 数据表和线图的处理 191

§9-6 最优化方法的选择 193

§9-7 计算结果的分析与处理 195

第十章 最优化方法在机械设计中的应用 197

§10-1概述 197

§10-2轮式车辆前轮转向梯形四杆机构的优化设计 199

§10-3最小体积二级圆柱齿轮减速器的优化设计 204

§10-4套筒滚子链传动的优化设计 209

§10-5盘式制动器的优化设计 214

附录一 习题 221

附录二 常用优化方法参考程序 227

主要参考文献 259