《机械优化设计》教学大纲

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1、《机械优化设计》教学大纲课程编号：40141113课程中文名称：机械优化设计课程英文名称：OptimalDesignofMachinery课程类别：专业选修课总学时：32学时(其中理论24学时，上机8学时)总学分：2分适用专业：机械设计制造及其自动化一、课程的性质、地位与任务《机械优化设计》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业选修课，是机械设计、运筹学、计算机应用等学科的交叉，属于现代设计理论和方法的一个重要领域。机械优化设计将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为机械设计提供一套科学、系统、可靠、高效的理论和方法。

2、利用这种新的设计方法，并借助于计算机的帮助，人们可以从众多的设计方案中寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量，设计出既经济而乂可靠的机械装置。学习本课程的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,获得解决机械优化设计问题的能力，扩大视野，并初步具有应用机械优化设计的基木理论和基本方法解决简单工程实际问题的能力。二、课程的基本要求通过本课程的学习，要求学生了解、常握如下内容：1.熟练裳握优化设计的基本概念及数学规划理论的概念、技术术语与基本方法。2.能够正确建立机械优化设计问题的数学模型。3

3、.掌握具体的优化设计方法，包括一维搜索方法、无约束优化方法、线性规划、约束优化方法、多目标及离散变量优化方法等。4.能够根据各类机械优化设计问题的具体特点，选择适当的优化方法，选取或自行编制计算机程序，以计算机作为工具求得最佳设计参数，提高设计效率和质量，设计出既经济乂可靠的机械装置。5.对机械优化设计的新发展有所了解。三、本课程与其他课程的联系(1)本课程先修课程为：机械制造基础、机械设计基础、高级语言的程序设计等。（2）本课程的后续课程有：现代设计方法、先进制造技术等。四、教学内容、基本要求及学时安排（一）绪论、优化

4、设计概述（2学时）1.优化设计数学模型2.优化设计儿何解释3.本课程学习的主要内容和要求，本课程的特点和学习方法（二）优化设计的数学模型（4学时）1.多元函数的方向导数和梯度2.多元函数的泰勒展开式3.无约束优化问题的极值条件4.凸集、凸函数与凸规划5.约束优化问题的极值条件6.优化设计的迭代方法及其终止准则（三）一维搜索方法（2学时）1.一维搜索方法概述2.搜索区间的确定与区间消去法原理3.黄金分割法（四）无约束优化方法（4学时）1.无约束优化方法概述2.最速下降法3.牛顿型方法4.共辘方法和共轨提督法5.变尺度法6.

5、坐标轮换法7.鲍威尔方法8.单纯形法（五）约束优化方法（4学时）1.约束优化方法概述。2.随机方向搜索法3.复合型法4.可行方向法5.惩罚函数法6.增广乘子法（六）多目标函数优化方法（2学时）1.多目标函数优化方法概述2.统一目标函数法3.主要目标法（七）离散变量的优化设计方法（2学时）1.离散变量优化设计的基本概念2.凑整解法与网格法3.离散复合型法（A）模糊优化方法（2学时）1.模糊优化的基本概念2.单目标优化设计（九）机械优化设计实例（2学时）1.机械优化设计实践中的儿个问题2.平面连杆机构优化设计3.基于ANSY

6、S软件的优化过程简介五、实践性教学环节为巩固理论教学，按照课程特点适当安排上机操作，本人纲建议为8学时，具体内容可灵活调整，一般从以下三个题目中选做两个：1.黄金分割法的程序编写及程序调试2.复合形法的程序编写及程序调试3.基于ANSYS软件的优化过程综合应用实例六、教学方法与手段理论教学以课堂讲授为主，可采用课堂讲授与讨论的方式交叉进行，通过课堂讨论，激发学生自主学习的积极性。教学屮，应该尽可能采用多媒体手段，加强对理论知识的理解。七、考核与成绩评定1、考核目的：评价教学水平和测试学生学握程度。2、考核形式：闭卷3、主

7、要考核内容：优化设计数学模型的建立、黄金分割法的应用、最速下降法的基本原理及应用、坐标轮换法的基木概念及应用、随即方向搜索法的基本概念及主要模型形式、多目标优化的基本概念及多目标优化向单目标优化的转换、离散变塑优化设计的基本概念、模糊优化设计的基本概念以及结合ANSYS软件的综合优化设计等。4、考核题型：填空、选择、判断、名词解释、简答、程序设计。5、成绩评定：总成绩=平时成绩X20%+上机操作X20%+考试成绩X60%o八、教材及参考书教材：孙全颖、赖一楠等主编.机械优化设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007参考

8、书：孙全颖主编.电工机械优化设计.北京：机械工业出版社，1997.孙靖民主编.机械优化设计.北京：机械工业出版社，2003.韩林山主编.机械优化设计.郑州：黄河水利出版社，1993.叶元烈主编.机械优化理论与设计.北京：屮国计量出版社，2000.九、大纲说明1.本课程以较多前导课程为基础，重点讲授优化设计技术相关的知