机械优化设计方法现状及发展趋势

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1、机械优化设计方法现状及发展趋势关键词：优化设计现状发展趋势KeyWords：OptimalDesigncurrentsituationDevelopmenttrends摘要：随着科学发展的需要，机械产品设计质量的不断提高，设计周期的白益缩短，要求设计者考虑的因素也愈来愈多，其计算方法的a杂性和精确性都是二般传统设计难以完成的。面对这种技术发展的现状，设计者便开始求助于新的理论和新的设汁方法。机械优化设计就是在这种情况下，发展起来的一种现代设计方法。Astheneedsofthescientificdevelo

2、pment,mechanicalproductdesignandcontinuousimprovementinquality,designcycle,shorteningtherequiredesignerstoconsidermoreandmoreofthefactors,anditsmethodofcalculatingthecomplexityandaccuracyaredifficultfortraditionaldesignliketheSecondcompleted.Faceinthedevelo

3、pmentofthistechnology,designersbegantoturntonewtheoriesandnewmethodsofdesign•OptimalDesignofmachineryisinsuchcircumstances,thedevelopmentofamoderndesign.引言机械优化设计是最优化理论、电子计算机技术与机械工程相结合的一门学科。罕在二十世纪五十年代以前，工程设计问题的最徒决策还只是限于古典数学中的微分法和变分法，或用拉格朗H乘子法解决等式约束问题。直到四十年代前

4、后，特别是Dantzing提出大型线性规划技术以后，使得借用数值算数求解优化问题才成力可能。随着电子计算机和计算技术的迅速发展，不仅推动了最优化技术的广泛应用，也促进最优化理论的进一步发展。在此期间，把最优化技术运用到机械工程设计屮的“机械工程优化设计”概念便由此而萌生，成为了一门工程新学科。机械优化设计同传统设计相比、具有以下三个特点：（1）采用了最优化思想和策略；（2）建立了一个能正确反映实际工程设计闷题的数学模型；（3）用高速计算机寻求最佳方案。实践表明：机械优化设计已成为解决机械设计问题的一种有效方法

5、，是计算机辅助设计（CAD）应用屮的一个重要方而。1机械优化设计方法概述设计任何一种机械设备，都耑要预先规定一个设计指标，即设计要求或追求目标。设计者首先要根据没计要求进行方案没计，以期能找出一种最佳方案。而以数学规划理论加电子计算机技术为基础的机械优化设计可为解决这类工作设计问题，提供重要的理论依据和设计方法。机械优化设计问题渊源于生产实践。对于一般工程问题，设计者可以根据其实际设计问题的追求目标和限制条件约朿，抽象为如下的数学模型：MinF(x)g«(x)<0w=l，2,…，m^(x)=0v=l，2，…,

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7、尺度法、可行方向法、梯度投影法、SUMT等。④用线性规划方法逐步逼近非线性规划方法。属于这种方法的有法和法等。非线性规划的最优性条件有以下两大类：①无约束规划问题的极值条件。②有约束规划问题的极值条件。若按照其处理设计闷题的数学模型不同，其方法又可以分力以下；两种：①确定型机械优化设计这种方法主要是把设计变量或参数作为确定的量来进行优化的。目前，大多数机械工程优化设计采用该法进行优化，其理论和设计方法都较为成熟。②不确定型机械优化设计这种方祛较与工程实际情况相吻合，是近几年来研宂得较多的方法之一。该方法与确定

8、型的区别在于把一设计变量或参数作为不确定的量來进行优化的。属于这种方法的有概率垫机械优化设计、可靠性机械优化设计及模糊型机械优化设计。目前，这种方法的理论研究和应用范围都远不如前一种方法，是今后的发展方向。此外，还可以按照设计变量的处理不同分为：①连续变量机械优化设计。②离散变量机械优化设计、③连续、离散混合变量机械优化设计。按照目标函数指标的多少又可分为：①单0标机械优化设计。②多目标机械优化设计