机械优化设计PDF电子书下载

第一章 机械优化设计引论 1

1-1 机械设计的一般过程 1

2-3 设计约束 2

1-2 优化设计在设计过程中的应用 3

1-3 机械优化设计方法 5

一、评价判据 5

二、优化方法 7

1-4 机械优化设计发展概况及其技术经济效果 15

第二章 机械优化设计的基本要素和数学模型 17

2-1 几个典型实际问题 17

二、设计方案的表示形式 19

一、基本参数 19

2-2 设计变量 19

三、设计变量的选取 20

一、设计约束的种类 21

二、可行设计区域和非可行设计区域 22

2-4 目标函数 23

2-5 优化设计问题的数学模型 24

一、数学模型 24

二、问题的类型 25

三、问题大小的分类 25

四、实际问题举例 25

10-4 桥式起重机箱形主梁的优化设计 26

11-1 引言 27

第十一章 优化设计程序 27

一、约束最优解和无约束最优解 30

二、局部最优解和全域最优解 30

2-6 优化设计问题的几何解释 30

习题 32

3-1 目标函数性态分析 33

一、目标函数的等值面(线) 33

第三章 机械优化设计的某些基本理论和方法 33

二、函数的方向导数和梯度 34

3-2 目标函数的无约束极值条件 37

一、多元函数的泰勒展开式 38

二、二次型函数 39

三、无约束的极值条件 40

四、函数的凸性 43

3-2 约束问题的最优解条件 46

一、约束极值问题 46

二、约束极值的必要条件 47

3-4 数值迭代方法和收敛条件 50

一、基本思想 50

二、收敛条件 51

三、求导数的数值计算方法 52

3-5 一维搜索的最优化方法 54

一、搜索区间的确定 54

二、切线法 55

三、分数法和0.618法 56

四、二次插值法 61

五、三次插值法 63

习题 65

4-1 引言 66

第四章 约束优化设计问题的直接解法 66

一、约束优化设计问题的求解方法 66

二、约束优化设计问题直接解法的特点 67

4-2 随机试验法 68

一、方法概要 68

二、算法和程序框图 70

4-3 随机方向搜索法 71

一、基本原理 71

二、算法和程序框图 73

三、实际问题举例 75

4-4 复合形法 78

一、基本原理 78

二、初始复合形的产生 80

三、调优迭代规则 81

四、实际问题举例 84

一、基本原理 87

4-5 可行方向法 87

二、适用可行方向的条件和产生方法 89

三、步长因子的确定 92

四、终止准则 95

五、算法和程序框图 95

习题 97

第五章 约束优化设计问题的间接解法 98

5-l 引言 98

5-2 等式约束优化设计问题的间接解法 99

一、消元法 99

二、拉格朗日乘子法 101

三、惩罚函数法 106

5-3 不等式约束优化设计问题的间接解法 107

一、惩罚函数及其分类 107

二、外点惩罚函数法 108

三、内点惩罚函数法 114

四、混合惩罚函数法 123

5-4 结束语 125

习题 126

一、无约束搜索算法概述 128

6-1 引言 128

第六章 无约束最优化方法 128

二、共轭方向概念及其性质 129

三、算法的收敛速度 132

6-2 坐标轮换法 132

一、基本原理 132

二、搜索方向和步长 133

三、效能特点 135

6-3 鲍威尔方法 136

一、共轭方向的构成和共轭方向法 136

二、鲍威尔的共轭方向法 138

三、共轭性的判别准则 139

四、算法和程序框图 142

五、计算举例 144

一、梯度法及其特点 146

6-4 共轭梯度法 146

二、共轭梯度法的基本原理 147

三、共轭梯度方向的构成 148

四、算法和程序框图 149

五、计算举例 151

6-5 变尺度法 152

一、牛顿法 152

二、变尺度法的基本原理 153

三、DFP变尺度方法 156

四、BPGS变尺度方法 159

习题 160

第七章 机械优化设计中的某些具体问题 161

7-1 引言 161

7-2 有关建立数学模型的几个问题 161

一、关于设计变量和约束条件的确定问题 162

二、数据表相线图资料的使用 163

三、数学模型的尺度变换 164

7-3 机械设计中的多目标问题 165

一、多目标优化设计问题 165

四、主要目标法 166

三、协调曲线 166

二、设计分析法 166

五、统一目标法 170

7-4 有整型和离散型设计变量的优化设计问题 174

一、凑整解方法 174

二、用非线性混合整数规划 176

三、其他方法 181

一、优化方法的选择 182

7-5 优化方法的选择和全域最优解的查找问题 182

二、寻找全城最优解的问题 183

7-6 结果分析灵敏度分析 184

一、结果分析 184

二、数据整理 185

三、灵敏度分析 185

8-1 引言 187

8-2 机构优化设计的一般原理 187

一、一般设计步骤 187

第八章 连杆机构的优化设计 187

二、一般设计问题 188

三、评价问题 192

8-3 连杆机构按运动学参数的优化设计 193

一、蟹爪式装载机扒取机构的优化设计 193

二、飞剪机剪切机构的优化设计 200

三、压力机多连杆机构的优化设计 205

8-4 连杆机构按动力学参数的优化设计 211

一、四杆变幅机构的分析 212

二、四杆变幅机构优化设计的数学模型 214

三、计算举例 218

一、齿轮传动研究的主要内容 219

二、齿轮传动优化设计的问题 219

第九章 齿轮传动的优化设计 219

9-1 引言 219

9-2 单排2K-H(NGW)型行星轮系优化设计 220

一、2K-H型行星轮系优化设计的数学模型 221

二、参数圆整和标准化的处理方法 223

三、优化方法和计算举例 226

9-3 ZQ系列二级圆柱齿轮减速器齿轮啮合参数的优化设计 228

一、齿轮啮合参数优化设计的数学模型 228

二、齿轮啮合参数最佳方案的确定 231

三、新方案技术经济的初步分析 234

9-4 车床主传动箱的优化设计 235

一、传动方案 235

二、设计变量的确定 236

四、约束条件 237

三、目标函数 237

五、计算举例 240

10-1 弹簧的优化设计 242

一、基本设计公式 242

第十章 弹簧、滑动轴承、内燃机凸轮机构和桥式起重机箱形主梁的优化设计 242

二、验算公式 243

三、结构 246

四、实际问题举例 246

10-2 滑动轴承的优化设计 249

一、基本设计公式 249

二、系统参数、约束条件和目标函数 253

三、实际问题举例 254

一、基本设计公式 258

10-3 内燃机凸轮机构的优化设计 258

二、目标函数和约束条件 259

三、实际问题举例 260

一、桥式起重机箱形主梁的结构 262

二、数学模型 262

三、计算方法简述 267

四、实际问题举例 267

一、RCS优化设计程序的组成 271

11-2 优化设计程序说明 271

二、RCS优化设计程序的功能和算法概要 272

11-3 RCS优化设计的源程序 277

一、RCS主过程的说明形式 277

二、RCS主过程中形参说明 277

三、待算数学模型的格式 278

四、RCS主过程全文 279

11-4 程序使用说明和举例 289

一、RCS主过程使用说明 289

二、RCS主过程使用举例 289

参考文献 292