機械優(yōu)化設(shè)計

前言

緒論 1

第一章　 優(yōu)化設(shè)計概述 5

第一節(jié)　 人字架的優(yōu)化設(shè)計 6

第二節(jié)　 機械優(yōu)化設(shè)計問題示例 9

第三節(jié)　 優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學(xué)模型 21

第四節(jié)　 優(yōu)化設(shè)計問題的建?；A(chǔ) 25

第五節(jié)　 優(yōu)化設(shè)計問題的基本解法 27

第二章　 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 30

第一節(jié)　 多元函數(shù)的方向?qū)?shù)與梯度 31

第二節(jié)　 多元函數(shù)的泰勒展開 35

第三節(jié)　 無約束優(yōu)化問題的極值條件 37

第四節(jié)　 凸集、 凸函數(shù)與凸規(guī)劃 40

第五節(jié)　 等式約束優(yōu)化問題的極值條件 42

第六節(jié)　 不等式約束優(yōu)化問題的極值條件 46

第三章　 一維搜索方法 55

第一節(jié)　 概述 56

第二節(jié)　搜索區(qū)間的確定與區(qū)間消去法原理 56

第三節(jié)　 一維搜索的試探方法 59

第四節(jié)　 一維搜索的插值方法 62

第四章　 無約束優(yōu)化方法 67

第一節(jié)　 概述 68

第二節(jié)　 最速下降法 69

第三節(jié)　 牛頓型方法 73

第四節(jié)　 共軛方向及共軛方向法 75

第五節(jié)　 共軛梯度法 79

第六節(jié)　 變尺度法 83

第七節(jié)　 坐標輪換法 91

第八節(jié)　 鮑威爾方法 92

第九節(jié)　 單形替換法 99

習(xí)題 103

第五章　 線性規(guī)劃 105

第一節(jié)　線性規(guī)劃的標準形式與基本性質(zhì) 106

第二節(jié)　 基本可行解的轉(zhuǎn)換 113

第三節(jié)　 單純形方法 118

第四節(jié)　 單純形法應(yīng)用舉例 122

第五節(jié)　 修正單純形法 139

習(xí)題 148

第六章　 約束優(yōu)化方法 149

第一節(jié)　 概述 150

第二節(jié)　 隨機方向法 152

第三節(jié)　 復(fù)合形法 156

第四節(jié)　 可行方向法 161

第五節(jié)　 懲罰函數(shù)法 171

第六節(jié)　 增廣乘子法 178

第七節(jié)　非線性規(guī)劃問題的線性化解法———線性逼近法 187

第八節(jié)　 廣義簡約梯度法 190

第九節(jié)　 二次規(guī)劃法 194

第十節(jié)　 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法 196

第十一節(jié)　 遺傳算法 209

習(xí)題 214

第七章　 多目標及離散變量優(yōu)化方法 216

第一節(jié)　 多目標優(yōu)化問題 217

第二節(jié)　 多目標優(yōu)化方法 219

第三節(jié)　 離散變量優(yōu)化問題 243

第四節(jié)　 離散變量優(yōu)化方法 245

習(xí)題 264

第八章　 機械優(yōu)化設(shè)計實例 266

第一節(jié)　 優(yōu)化設(shè)計實踐應(yīng)用技巧 267

第二節(jié)　 機床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 270

第三節(jié)　 圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計 273

第四節(jié)　 平面連桿機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 280

第五節(jié)　 汽車懸架系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 284

第六節(jié)　 熱壓機機架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 289

第七節(jié)　 月生產(chǎn)計劃的最優(yōu)安排 293

第八節(jié)　 運動模擬器的優(yōu)化設(shè)計 295

附錄　常用優(yōu)化方法程序考核題及計算機

實習(xí)建議 300

附錄 A　 常用優(yōu)化方法程序考核題 301

附錄 B　 計算機實習(xí)建議 302

參考文獻 304

機械優(yōu)化設(shè)計 （第6版）是在2012版基礎(chǔ)上修訂的新版教材，2017年由機械工業(yè)出版社出版。2100433B

本書是根據(jù)全國高等學(xué)校機械設(shè)計及制造專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的教學(xué)計劃和教學(xué)大綱編寫的。本書的主要內(nèi)容有：優(yōu)化設(shè)計概述、優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、一維搜素方法、無約束優(yōu)化方法、線性規(guī)劃、約束優(yōu)化方法、多目標及離散變量優(yōu)化方法、機械優(yōu)化設(shè)計實例、常用優(yōu)化方法程序考核題計算機實習(xí)建議。本書可作為高等院校機械設(shè)計及制造專業(yè)本科生、研究生教材，也可供有關(guān)專業(yè)師生及工程技術(shù)人員參考。

內(nèi)容簡介

朱愛斌和朱永生編著的《機械優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與實例》分為三大部分，共40章，主要介紹機械優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)技術(shù)，包括基于數(shù)學(xué)軟件MATLAB的機械優(yōu)化設(shè)計、基于三維建模軟件SolidWorks的機械優(yōu)化設(shè)計和基于多體動力學(xué)軟件ADAMS的機械優(yōu)化設(shè)計，并以應(yīng)用實例為主介紹了如何應(yīng)用這些軟件對機械優(yōu)化設(shè)計問題進行分析、建模、求解以及對優(yōu)化設(shè)計結(jié)果進行評估。《機械優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與實例》既可作為高等學(xué)校機電工程類專業(yè)本科生、研究生的教材，也可供從事機械設(shè)計的工程技術(shù)人員閱讀和參考。

第1章緒論1

11機械優(yōu)化設(shè)計的含義1

12優(yōu)化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的比較2

13優(yōu)化設(shè)計在CAD系統(tǒng)中的作用2

14機械優(yōu)化設(shè)計發(fā)展概況3

15優(yōu)化設(shè)計方法的工程應(yīng)用領(lǐng)域4

16現(xiàn)代機械優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展趨勢5第2章機械優(yōu)化設(shè)計的基本概念和數(shù)學(xué)模型8

21優(yōu)化問題的實例8

22機械優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型10

23優(yōu)化問題分類和優(yōu)化方法簡介21

24優(yōu)化的幾何解釋23第3章優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)理論26

31函數(shù)的泰勒（Taylor）表達式26

32二次型與正定矩陣28

33函數(shù)的等值面或線29

34函數(shù)的最速下降方向30

35凸函數(shù)34

36約束函數(shù)的性質(zhì)36

37最優(yōu)解與最優(yōu)解條件37

38優(yōu)化設(shè)計的數(shù)值解法與收斂準則44第4章一維優(yōu)化方法48

41確定初始區(qū)間的進退法48

42黃金分割法（Golden Section Method）50

43牛頓法（Newton’s Method）53

44二次插值法（Quadratic Interpolation Method）54第5章無約束多維優(yōu)化方法58

51梯度法（Gradient Method）58

52共軛梯度法62

53牛頓法69

54變尺度法(Variable Metric Method)72

55坐標輪換法（ Cyclic Coordinate Method）79

56單純形法（Simplex Method）82

57鮑威爾法（Powell’s Method）88

58無約束優(yōu)化方法的選用95第6章約束優(yōu)化方法98

61約束隨機方向搜索法99

62復(fù)合形法（Complex Method）102

63可行方向法107

64內(nèi)點罰函數(shù)法（Interior Penalty Function Method）113

65外點罰函數(shù)法（Exterior Penalty Function Method）117

66混合罰函數(shù)法122第7章多目標優(yōu)化設(shè)計方法127

71概述127

72統(tǒng)一目標函數(shù)法129

73主要目標函數(shù)法132

74功效系數(shù)法132

75權(quán)數(shù)的確定方法134

76優(yōu)化計算實例137第8章機械模糊優(yōu)化設(shè)計方法140

81概述140

82模糊優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)142

83模糊優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)性概念198

84對稱模糊優(yōu)化設(shè)計199

85非對稱模糊優(yōu)化設(shè)計208

86多目標模糊優(yōu)化設(shè)計222第9章機械模糊優(yōu)化設(shè)計實例233

91圓柱減振彈簧的模糊優(yōu)化設(shè)計233

92裝載機變速器的多目標模糊優(yōu)化設(shè)計239

93考慮彈流潤滑的齒輪傳動多目標模糊優(yōu)化設(shè)計253

94擺動活齒傳動的多目標模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計255第10章遺傳算法優(yōu)化方法264

101概述264

102傳統(tǒng)遺傳算法266

103改進遺傳算法280

104應(yīng)用遺傳算法進行機械優(yōu)化設(shè)計281第11章MATLAB軟件在優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用287

111MATLAB系統(tǒng)簡介287

112MATLAB基本使用方法288

113MATLAB優(yōu)化工具箱293

114優(yōu)化工具箱應(yīng)用實例295參考文獻301 2100433B

《化工機械優(yōu)化設(shè)計》扼要地介紹了最優(yōu)化技術(shù)的基本原理和方法，力圖從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，注意優(yōu)’化設(shè)計概念的解釋和方法的介紹，盡量避免繁雜的理論論證和數(shù)學(xué)推演，并給出相應(yīng)的例題和習(xí)題。分析和討論了化工機械優(yōu)化設(shè)計的特點，并列舉了其中一些典型的化工機器（如旋轉(zhuǎn)旋流離心機、熱管廢熱溴化鋰制冷機和葉片偏心旋葉式壓縮機等）、化工流體機械（如風(fēng)機、圓弧擺線齒輪油泵和內(nèi)嚙合擺線齒輪泵等）和化工設(shè)備（如壓力容器、管道、塔設(shè)備和換熱器等）等優(yōu)化設(shè)計的實例，系統(tǒng)地反映了最優(yōu)化技術(shù)在化工機械設(shè)計中研究和應(yīng)用的成果。