机械优化设计应用(无约束优化方法II)文献综述

 2021-10-11 07:10

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文献综述

摘要:从古至今,优化一直都是人类在生产和社会实践活动中追求的目标。因为在这些生产活动中,无论是谁,都期望能够得到一个最为满意,最好的结果。而为了实现这种期望,优化设计就是在各类决策方法中最为普遍采用的方法。而在我们机械行业中,机械优化设计作为一门重要学科也正被人们所不断地了解并加以深化,最终形成一门系统的严谨的并且极富创新精神的学问,在整个机械行业中占着举足轻重的地位。

关键词:优化 生产活动 机械

一.前言

20世纪60年代以来,随着科学技术的发展以及各种新材料,新工艺,新技术的不断涌现。产品的更新换代周期日益缩短。同样的,机械设计方法和技术也在不断发展,以适应新产品的加速开发。[1]在这种形势之下,传统的机械设计方法已经不能完全适应需求,因此产生和发展了以动态,优化,计算机化为核心的现代设计方法。机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用,其基本思想是根据机械设计的理论,方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型,然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找到设计问题的最优方案。[15]

二.机械优化设计的发展历程

1.机械传统设计到机械优化设计

在机械设计领域中,追求最优的设计方案一直是工程设计人员不懈努力,不断奋斗的理想和目标。而所谓机械优化设计,通俗意义上讲就是做出最优设计方案,使得所设计的产品具有最好的使用性能和最低的材料消耗以及制造成本,以便获取最大的技术经济效益。例如,设计一个齿轮传动机构时,在保证了承载能力的前提下,应考虑使其尺寸紧凑,用料省,成本低;或者在材料以及结构尺寸给定的基础上,考虑使其承载能力大,寿命长。[7]

机械传统设计方法所进行的设计过程一般可以概括为设计分析再设计的过程。即首先根据设计任务书中给定的条件,参照同类的,现有的,比较成熟的设计方案,再凭借设计者的经验进行一些必要的分析计算来确定初始方案。然后再根据初始设计方案进行各方面的性能校核。如果某些性能指标得不到满足,则设计人员将凭借设计经验和直观判断对设计方案和设计参数进行修改。如此反复,直到获得完全满足设计指标要求的设计方案为止。很显然,这种设计过程就是一个人工试凑和定性分析的类比过程,十分费时费力。仅仅凭借的就是设计人员的经验和直观判断,并不是依据某种理论精确计算出来的。而且实践证明,按照机械设计的传统设计做出来的设计方案,大部分都有改进的余地。

机械优化设计具有传统设计所不具备的特点,主要体现在以下两个方面。

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