MATLAB優(yōu)化工具箱在機械優(yōu)化設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

為了優(yōu)化淤地壩壩高設(shè)計,把產(chǎn)生經(jīng)濟效益表達(dá)為由壩地生產(chǎn)效益、攔泥效益、建壩費用、工程運行費用4個因素構(gòu)成的目標(biāo)函數(shù),考慮了淤地面積、攔泥、壩高、淤積年限和上游淹沒條件的約束,建立了淤地壩最優(yōu)壩高的數(shù)學(xué)模型。介紹了matlab優(yōu)化工具箱的使用方法,并用于求解優(yōu)化模型算例,結(jié)果表明:使用matlab優(yōu)化工具箱可以方便快捷地得出優(yōu)化結(jié)果,且輸入比較簡單,能夠提高工作效率。

matlab優(yōu)化工具箱在鋼結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化中的應(yīng)用——利用matlab優(yōu)化工具箱對鋼結(jié)構(gòu)截面進(jìn)行優(yōu)化，具有結(jié)果可靠、方便快捷等優(yōu)點。通過對單、雙軸對稱組合工字形梁截面的優(yōu)化結(jié)果的分析，提出了在不同情況下，該兩種組合工字形梁各自的適用條件?！　?/p>

介紹了星齒行星傳動的結(jié)構(gòu),建立了以體積最小進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,簡述了利用matlab優(yōu)化工具箱進(jìn)行優(yōu)化的方法,并通過實例對星齒行星傳動加以優(yōu)化,達(dá)到了減小體積的目的。

有密封性要求的螺栓組聯(lián)接被廣泛地應(yīng)用在各種機械或容器中。為了達(dá)到最少化的消耗螺栓材料,達(dá)到節(jié)約成本的目的,以matlab為平臺,建立了螺栓組聯(lián)接的設(shè)計模型,并利用matlab優(yōu)化工具箱中的fmincon函數(shù)較好地解決了螺栓組聯(lián)接設(shè)計問題的最優(yōu)化問題。

結(jié)合工程實例,介紹了matlab優(yōu)化工具箱在環(huán)衛(wèi)環(huán)衛(wèi)機械優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用。利用matlab優(yōu)化工具箱求解優(yōu)化問題,不用編寫大量算法程序,提高了設(shè)計效率,算法可靠,非常實用。

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的設(shè)計,一般采用作圖法和解析法,作圖法誤差較大,解析法計算量大。為此,采用matlab優(yōu)化工具箱對農(nóng)用運輸車進(jìn)行轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計。針對前置梯形和后置梯形兩種情況采用了fmincon函數(shù)和ga函數(shù)。通過設(shè)計實例的計算和分析,表明了matlab優(yōu)化工具箱對于解決農(nóng)用運輸車轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計這類實際工程約束最優(yōu)求解問題是有效的,而且精度較高,計算量較小。

針對整體式轉(zhuǎn)向梯形,對其空間結(jié)構(gòu)和前輪定位參數(shù)進(jìn)行合理的簡化。對初步選定的轉(zhuǎn)向梯形參數(shù),以外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角相對誤差建立目標(biāo)函數(shù)模型,利用matlab優(yōu)化工具箱對目標(biāo)函數(shù)模型進(jìn)行優(yōu)化。同時,matlab優(yōu)化工具箱通過改變變量參數(shù),即可實現(xiàn)不同參數(shù)的整體式轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計。

傳統(tǒng)的角接觸球軸承的設(shè)計是通過反復(fù)的試湊、校核,從而最終確定設(shè)計方案的,雖能滿足一般要求,但往往不是最佳的設(shè)計方案。在傳統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上,為了進(jìn)一步地降低角接觸球軸承所受的摩擦阻力和減輕磨損,達(dá)到延長使用壽命的目的,以角接觸球軸承所受摩擦力矩最小為優(yōu)化目標(biāo),建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并利用matlab軟件的優(yōu)化工具箱,對角接觸球軸承進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,結(jié)果表明達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計的目的。

將服從任意概率分布的隨機變量xi映射為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)隨機變量yi。從正態(tài)空間中可靠度指標(biāo)β的幾何意義出發(fā),建立了求解可靠度指標(biāo)β的優(yōu)化模型。利用matlab的強大優(yōu)化功能求解該模型,得到可靠度指標(biāo)β及驗算點y,并討論了該模型解的存在條件。最后給出了算例及結(jié)果比較。

在機械優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域針對實體結(jié)構(gòu)的動態(tài)分析計算,采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以提高優(yōu)化收斂速度和精度,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與傳統(tǒng)的數(shù)值方法相結(jié)合具有重要的現(xiàn)實意義。

介紹工程機械優(yōu)化設(shè)計的背景，ansys有限元分析軟件的概況和用ansysworkbench模塊進(jìn)行優(yōu)化分析的流程以及在工程機械優(yōu)化設(shè)計中的意義，并舉例說明ansysworkbench模塊在工程機械中的應(yīng)用。通過實踐應(yīng)用，得出的結(jié)論是：ansysworkbench優(yōu)化設(shè)計模塊大大縮短了工程機械設(shè)計人員的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計周期，提高了設(shè)計效率。

在機械加工中，機床的工具箱的主要功能在于對機械加工中所使用的各種工具進(jìn)行整理和存放，為工具的使用提供便利，在一定程度上起到提高工作效率的作用，是機械加工機床的重要組成部分。每一臺機床都有一個工具箱，如果工具箱的設(shè)計不合理，就會不利于工具的擺放，對實際的使用也造成不利的影響，甚至造成工具的損壞。對機械加工機床工具箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以使工具箱的設(shè)計更加合理，使用更加方便。本文即對機械加工機床工具箱的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行研究和探討。

科技信息 機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是決定機械性能最主要的 因素。從工程設(shè)計基礎(chǔ)和目標(biāo)上可將設(shè)計分為：新型設(shè)計(開發(fā)性設(shè)計)、 繼承設(shè)計、變型設(shè)計(基于標(biāo)準(zhǔn)型的修改)。所謂新型設(shè)計，即應(yīng)用成熟的 科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過實驗證明可行的新技術(shù)，設(shè)計未曾有過的新型機械，主 要包括功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，是機械設(shè)計發(fā)展的方向所在，然而貫穿其 中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)即是設(shè)計的方法和實現(xiàn)的手段。人類一直都在不斷探索 新方法和新設(shè)計理念。從17世紀(jì)前形成的直覺設(shè)計過渡到經(jīng)驗設(shè)計和 傳統(tǒng)設(shè)計，直到目前的現(xiàn)代設(shè)計[1]，從靜態(tài)、經(jīng)驗、手工式的‘安全壽命可 行設(shè)計’方法發(fā)展到動態(tài)、科學(xué)、計算機化、自動化的優(yōu)化設(shè)計方法，已 將科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的實用方法論應(yīng)用于工程設(shè)計中了。 1.機械優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用 現(xiàn)代設(shè)計都是面向市場、實現(xiàn)功能及產(chǎn)品優(yōu)勢的設(shè)計。創(chuàng)新設(shè)計、 綠色設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計

任何產(chǎn)品在投放市場之前會經(jīng)歷市場調(diào)查、產(chǎn)品策劃、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)這幾個環(huán)節(jié),其中產(chǎn)品設(shè)計無疑是最關(guān)鍵的一項。通過大量的市場調(diào)研和產(chǎn)品策劃,設(shè)計人員根據(jù)一些必要因素,進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計最終投放市場,最后根據(jù)市場反饋進(jìn)行修改。但是隨著社會科技的發(fā)展,這類設(shè)計還是存在浪費人力、重復(fù)設(shè)計等問題。機械設(shè)計同樣也存在此類問題,隨后優(yōu)化設(shè)計的概念被人們提及出來。本文淺析研究機械優(yōu)化設(shè)計在工程教育中的方法,以期能為機械優(yōu)化設(shè)計在工程教育中的方法提供參考。

機械優(yōu)化設(shè)計課程論文 1/5 復(fù)雜道具的優(yōu)化設(shè)計 機械優(yōu)化設(shè)計論文 班級：機制084 學(xué)號：3080101433 姓名：趙明輝 授課教師：梁利東老師 完成日期：2011年5月3日 摘要:機械優(yōu)化設(shè)計的目的是以最低的成本獲得最好的效益,是設(shè)計工作者一直 追求的目標(biāo),從數(shù)學(xué)的觀點看,工程中的優(yōu)化問題,就是求解極大值或極小值問題,亦即 極值問題。本文從優(yōu)化設(shè)計的基本理論、優(yōu)化設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)、優(yōu)化設(shè)計特點及優(yōu)化設(shè) 計應(yīng)用等方面闡述優(yōu)化設(shè)計的基本方法理論。 關(guān)鍵詞:機械優(yōu)化設(shè)計產(chǎn)品開發(fā) 機械優(yōu)化設(shè)計課程論文 2/5 正文： 一、械優(yōu)化設(shè)計的基本理論 優(yōu)化設(shè)計是一門新興學(xué)科,它建立在數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)上,通過 計算機的數(shù)值計算,能從眾多的設(shè)計方案中尋到盡可能完善的或最適宜的設(shè)計方案,使 期望的經(jīng)濟指標(biāo)達(dá)到最優(yōu),它可以成功地解決解析

項目教學(xué)是一種以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式,而教學(xué)項目設(shè)計是項目教學(xué)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié).針對《機械優(yōu)化設(shè)計》課程特點及教學(xué)中存在的問題,以提高學(xué)生對理論知識的運用能力為目標(biāo),選取一個帶傳動和鏈傳動兩級傳動的優(yōu)化設(shè)計為教學(xué)項目,建立了優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型,包括目標(biāo)函數(shù)、約束條件等.應(yīng)用excel軟件,按照圖表數(shù)據(jù)化、模型實現(xiàn)和解算等步驟實現(xiàn)對優(yōu)化設(shè)計模型的求解.該軟件對解決優(yōu)化設(shè)計問題具有建模過程簡單、優(yōu)化設(shè)計計算速度快、設(shè)計資料可讀性高、設(shè)計自動化水平高等優(yōu)點,可以大大提高設(shè)計人員的設(shè)計效率,為優(yōu)化設(shè)計的工程應(yīng)用提供了新的借鑒思路.該教學(xué)項目“教、學(xué)、做”相結(jié)合,突出學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和解決實際問題的能力.

本文利用線性規(guī)劃方法建立解決大型工程項目土方調(diào)配的一般數(shù)學(xué)模型,進(jìn)一步提出使用matlab優(yōu)化工具箱解決復(fù)雜線性規(guī)劃問題的方法。結(jié)合某大型公路項目實際,把土方調(diào)配問題描述為可供求解的數(shù)學(xué)形式,針對所求解的問題建立數(shù)學(xué)模型,通過對數(shù)學(xué)模型的研究,建立邊界約束條件,編寫matlab計算程序。調(diào)用優(yōu)化工具箱linprog函數(shù),解決大型工程項目復(fù)雜的土方調(diào)配問題,獲得優(yōu)化的調(diào)配方案。

高等工程教育正經(jīng)歷著巨大的變革,cdio的教育理念正逐步被人們接受。而機械優(yōu)化設(shè)計是機械類專業(yè)的一門專業(yè)選修課程,在教學(xué)中引入cdio的教育理念,讓學(xué)生主動探尋優(yōu)化算法的本質(zhì)、實踐優(yōu)化算法、與實際機械工程問題的結(jié)合和運用。精選二個項目加以教學(xué)實施和實踐,取得了良好的教學(xué)效果。

該文通過對產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計過程的分析,基于web的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計原型系統(tǒng)原理,在此框架下探討了在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的工作端,采用將人工智能中bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳優(yōu)化算法相結(jié)合的方式,通過vb語言與matlab軟件混合編程,在產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計過程的前期優(yōu)化分析階段,實現(xiàn)齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計,從而可以在web平臺繼續(xù)將設(shè)計結(jié)果傳給solidworks、pro/e和ug等制圖軟件,為后續(xù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度分析以及虛擬樣機實驗等提供遠(yuǎn)程服務(wù)支持.

針對隨道圍巖力學(xué)參數(shù)中有許多為隨機變量和其極限狀態(tài)功能函數(shù)高度非線性的特征,應(yīng)用工程結(jié)構(gòu)可靠性理論,在matlab優(yōu)化工具箱中采用最優(yōu)化化方法計算了隧道襯砌結(jié)構(gòu)的可靠度.結(jié)果表明:用該方法計算隨道襯砌結(jié)構(gòu)可靠度,編程簡單,準(zhǔn)備工作量少,無需將狀態(tài)函數(shù)線性化,計算速度快,精度高.

機械優(yōu)化設(shè)計是涵蓋了多方面理論的現(xiàn)代設(shè)計方法,它在機械工業(yè)、汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)等多個領(lǐng)域都有著深入的應(yīng)用。為此,本文將從機械優(yōu)化設(shè)計概念解讀入手,具體分析機械優(yōu)化設(shè)計基本思路構(gòu)想,研究優(yōu)化設(shè)計方法有效性的甄別準(zhǔn)據(jù),并就現(xiàn)階段機械優(yōu)化設(shè)計軟件的發(fā)展情況進(jìn)行探究,以供參考。

以一個雙輸入單輸出溫度控制系統(tǒng)為例,詳細(xì)敘述應(yīng)用系統(tǒng)辨識工具箱進(jìn)行建模、仿真和設(shè)計控制系統(tǒng)的過程,包括控制對象的辨識數(shù)據(jù)采集、模型估算、控制器設(shè)計和系統(tǒng)仿真等.重點介紹了系統(tǒng)辨識工具箱圖形用戶界面的使用方法.