课后和上机作业_给学生(2)

《课后和上机作业_给学生(2)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、课后作业     从教学要求和考试范围来讲，教材所附16道题目都应做一下。要交的作业两次：     1、习题2、3，两道建立数学模型的题目；     2、习题11、13，两道无约束优化的计算题。二、上机         八个学时分两部分，各4个学时（学生自己也可适当调整分配），分别用于编制和调试优化程序以及完成大作业计算：     1、编制和调试优化程序           1）一维优化之黄金分割法；          2）无约束优化之梯度法;3)约束优化之惩罚函数法。          调试通过，并算例题。可让学生在MATLAB环境编写。     2、大作业        1

2、）完成一个比较大型作业的建模             一级圆柱齿轮减速器优化设计或者压缩弹簧优化设计。         2）计算             在MATLAB优化工具箱中，调用相关函数，计算出结果并分析。 3、评分标准1）完成三个算法（黄金分割法、梯度法、惩罚函数法）程序编制调试，给80分；2）完成两个算法（黄金分割法、梯度法）程序编制调试+完成一个大作业（减速器或者弹簧），给95—100分。大作业选例1、单级直齿圆柱齿轮传动减速器的优化设计已知单级直齿圆柱齿轮传动减速器的输入扭矩T=2674Nm，传动比I=5，现要求确定该减速器的结构参数，在保证承载能力的条件下，使减速

3、器的质量最轻。小齿轮拟选用实心轮结构，大齿轮为四孔轮板式结构，其结构尺寸如图1所示，图中,。图1单级直齿圆柱齿轮减速器结构图（a）传动图；（b）小齿轮；(c)大齿轮求解过程：1）建立数学模型（1）确立齿轮体积计算公式（2）确定设计变量——小齿轮宽度、小齿轮齿数、模数、轴的支撑跨距、主动轴直径、从动轴直径。（3）建立目标函数——体积最小（4）确定约束条件本问题的约束条件由强度条件、刚度条件、结构工艺条件和参数限制条件等组成。具体项目如下：①为避免发生根切，小齿轮齿数的限制；②传递动力的齿轮其模数一般大于等于2；③根据经验，主、从动轴的尺寸范围；④根据工艺条件，大、小齿轮的尺寸限制；⑤

4、为保证齿轮的承载能力，并避免载荷沿齿宽分布严重不均，对齿宽与模数比的限制；⑥齿轮的齿面接触强度条件；⑦齿轮的齿根弯曲疲劳强度条件；⑧轴的刚度约束条件；⑨主、从动轴的弯曲强度条件；⑩轴的支撑跨度和结构关系。2）选择优化方法比如：内点惩罚函数法、随机方向法、可行方向法、复合形法或者其他方法。初始可行点可先用传统设计方法确定。3）编制或者计算机程序、工具，进行计算可用自编程序，也可选择其他优化工具，如MATLAB中优化工具包的相应手段进行计算。4）结果分析包括设计变量的分析，是否需要圆整，并对优化效果进行评估。5）心得总结1、圆柱螺旋压缩弹簧优化设计设计一压缩圆柱螺旋弹簧，要求其质量最小

5、。最大工作载荷Pmax=450(N)，最小工作载荷Pmin=200(N)，弹簧工作行程要求不少于10（mm）。弹簧材料为65Mn，III类载荷弹簧，弹簧端部结构为YIII型。疲劳强度设计安全系数SF=1.2。求解过程：1）建立数学模型（1）设计变量：弹簧钢丝直径、有效圈数、弹簧中径。（2）目标函数：质量最轻。（3）约束条件①静强度条件；②疲劳强度条件；③稳定性条件；④不发生碰圈现象条件；⑤不发生共振现象条件；⑥设计工作行程与实际工作行程关系；⑦螺旋升角条件；⑧设计变量的边界约束。2）选择优化方法比如：内点惩罚函数法、随机方向法、可行方向法、复合形法或者其他方法。初始可行点可先用传统

6、设计方法确定。3）编制或者计算机程序、工具，进行计算可用自编程序，也可选择其他优化工具，如MATLAB中优化工具包的相应手段进行计算。4）结果分析包括设计变量的分析，是否需要圆整，并对优化效果进行评估。5）心得总结