离合器优化设计new

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1、离合器优化设计江苏大学汽车与交通工程学院2011311.3第1版1优化设计的基本概念机械产品的传统设计离合器优化设计2优化设计的基本概念机械产品的优化设计机械优化设计是使某项机械设计在规定的各种设计限制条件下，优选设计参数，使某项或几项设计指标获得最优值离合器优化设计3优化设计的基本概念优化设计：根据给定的设计要求和现有的技术条件，应用专业理论和优化方法，在电子计算机上从满足给定的设计要求的许多可行方案中，按照给定的指标自动地选出最优的设计方案设计步骤：把实际机械设计问题转化为最优化问题（数学模型

2、），然后根据数学模型的特性，选择某种适当的最优化优化方法及其程序，利用电子计算机从满足要求的可行设计方案中自动寻找实现预预最期目标的最优优化设计方案。离合器优化设计4优化设计的基本概念引例：离合器压紧弹簧设计设计要求：确定一组弹簧参数（D、d、n1、m），在满足离合器使用性能、强度、刚度、稳定性以及结构布置等条件下，使弹簧的重量最轻。设计变量约束条件强度要求TTXxxxxdDnm刚度要求12341稳定性优化目标结构要求22fXπγm(n+1.5)d12D/4离合器优化设计5优

3、化设计的基本概念设计变量X设计变量是优化过程中进行选择并最终确定的各项独立参数,它可以是设计对象的布置参数,也可以是其几何尺寸参数等。设计参数设计常数设计变量连续变量离散变量离合器优化设计6优化设计的基本概念设计变量的表示与选取x1x2TXx1x2xnxn离合器优化设计7优化设计的基本概念目标函数F(X)评价设计方案好坏的衡量标准，是设计变量的函数。f(X)f(xxx)12nminF(X)nXR单目标与多目标离合器优化设计8优化设计的基本概念约束条件g

4、u(X)、hv(X)对设计变量取值时的限制条件，为设计变量的函数。ggg()Xg(xxx)0((u1,,,)2,)muu12nh(X)h(xxx)0(v1,2,pn)vv12n约束条件按函数性质分按物理意义分显约束隐约束边界约束性能约束离合器优化设计9优化设计的基本概念约束条件gu(X)、hv(X)可行域与非可行域离合器优化设计10优化设计的基本概念优化设计数学模型对实际设计问题的特性和本质的抽象。minF(X)nXDRD:g(X)0,j1,2,mjh(X

5、)0,jm1,m2,pj离合器优化设计11优化设计的基本概念优化设计的几何描述求n个设计变量在满足约束条件下目标函数最小的问题可以假想为在n+1维坐标系的约束可行区域内寻找目标函数最小点X*，并满足：*minF(X)F(X)nXDRD:g(X)0,j1,2,mjh(X)0,jm1,m2,pj离合器优化设计12优化设计的基本概念优化设计的几何描述对于二维问题：22F(X)xx4x4121g(X)xx201122g(x)xx1

6、0212g(X)x031g(X)x042离合器优化设计13优化设计的基本概念二维约束优化问题离合器优化设计14优化设计的基本概念二维约束优化问题离合器优化设计15常用优化设计方法简介多维有约束问题的数学模型min(F(X)nXDRD:gj(X)0,j1,2,mh(X)0,jm1,m2,pjaxbi,i1,2qiiq离合器优化设计16常用优化设计方法简介约束优化方法的分类约束优化方法直接法间接法随机方向法罚函数法复合形法广义乘子法可行方向法约

7、束变尺度法离合器优化设计17常用优化设计方法简介-随机方向法方法概述基本原理：在可行域中确定初始点X(0)，以适当的步长沿若干随机产生的方向搜索，并计算各方向等距离点的函数值，找出其中函数值最小点X(L),若f(X(L))

8、)u离合器优化设计18常用优化设计方法简介-随机方向法随机初始点(0)xar()baiiiiiaxb(1i,2,,)niii(0)g(X)0(u1,2,,m)u离合器优化设计19常用优化设计方法简介-随机方向法随机方向r()jjN1,2,,()jiei()jj22()()j2in1,2,,rr12rn(j)(0)(j)XXe0(L)(j)'fXminfX,(j1,2,,N)(L)