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文档简介

机械优化设计实验机床主轴结构优化设计（Mathcad软件）姓 名: 吴 超、徐 磊、徐 祥罗加敏、宋世康班 级：机制07-7#422 指导教师：马本学基于MathCAD的机床主轴结构优化设计一、 实验目的机械优化设计是一门实践性很强的课程，通过上机实验能达到以下目的:(1) 加深对机械优化设计方法的基本理论的算法步骤的理解；(2) 培养独立编程的能力；(3) 掌握mathcad的使用方法；培养灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的。二、运用mathcad进行优化设计的基本思路：1. 建立机床主轴优化设计数学模型。解决机床主轴优化设计问题的关键是建立正确的数学模型。为此，要正确的选择设计变量、目标函数和约束条件，同时要建立数学模型容易处理和求解。2. 选择合适的优化方法和计算程序。选择何种优化方法和计算程序的主要依据是数学模型的特征。如优化设计问题维数的多少；目标函数的连续性及其一阶、二阶偏导数是否存在和是否容易求得；如无约束，约束条件是不等式约束，还是等式约束，或者二者皆有。如具有等式约束，显然不能直接运用符合刑法和内罚函数法。3. 编写主程序和函数子程序，上机调试和计算，求得优化最优解。优化设计一般应尽量选用现有的应用于推广无疑是有利的。4. 优化结果的分析与评判。分析与评判优化结果的目的在于考证优化结果的正确性与实用性。尽管优化方法本身是一种科学的方法，但由于机械设计问题的复杂性和某些算法自身的局限性，以及优化设计数学模型的失真性，都有可能导致设计结果与实际情况不符，甚至出现缪误的结果。这时，就要对设计问题重新进行分析，建立与实际问题更为逼近的数学模型，直至获得设计要求的最优解为止。二、 优化设计的数学模型机械优化设计首先要把机械设计问题转化为优化设计的数学模型，该数学模型一般由设计变量、目标函数和约束条件三个要素构成。1）设计变量 在优化过程中固定不变的参数称为设计常量，如把材料的弹性模量、许用应力的参数作为常量处理。 设计变量是指在设计过程中可以进行调整和优选的独立参数，如齿轮传动中，把模数、齿数作为设计变量。2）目标函数 又称评价函数，是用来评价设计方案优劣的标准。任何一种机械设计方案的好坏，总可以用一些设计指标来衡量，这些设计指标可表示为设计变量的函数，该函数
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