《机械优化设计》课程实践报告

PAGEPAGE13合肥工业大学《机械优化设计》课程实践研究报告班 级:学 号:姓 名授课教师：日 期：2016年11月12日目录1λ＝0。的证明、一维搜索程序作业2。单位矩阵程序作业注释最佳再现给定运动规律连杆机构优化设计问题模型子程序序;5。课程实践心得体会1。λ＝0.618的证明、一维搜索程序作业证明:a α1 α2 b1—1—λλ1λ（1-λ（1-λ）λ2λ黄金分割法要求插入点即

𝛂𝟏，𝛂𝟐 [a，b］,𝜶𝟏=b-λ（b-a）𝜶𝟐=b+λ（b-a）其中λ为待定常数.除了对称要求外，黄金分割法还要求在保留下来的区间内再插入一点，所形成的新三段与原来区间的三段具有相同的比例分布,故有1-λ=λ𝟐取方程正数解,得

λ=√𝟓−𝟏𝟐

≈𝟎.𝟔𝟏𝟖一维搜索语言程序：(以正弦函数y=sinx为例）＃include〈stdio.h>＃include<math.h>intmain（）｛doublea，b,c=0。618，x[3],y[3］,d;printf(”请输入区间［a,b］的值以及精度：\n”)；scanf（”％lf,％lf,％lf”，＆a,＆b，＆d);x［1］=b—c*（b—a)；x[2]=a+c＊(b—a）；y[1］=sin（x［1］)；y［2]=sin（x[2］)；do{if（y[1]>y［2］）｛a=x［1]；x[1］=x［2］；y［1］=y［2］；［2］*（b—)；］n（]）;}else｛b=x［2]；x［2］=x［1］；y［2]=y[1];］b—b—a）;］x［1］}}［=（b）2；［n（x［0］）；极小点x＊=n”，x0］）;（"极小值=n”0］)；｝C语言程序运行结果：2.单位矩阵程序作业2。1C语言程序：＃include<stdio。h>intmain（）｛inti，j,N，y；printf（”请输入单位矩阵阶数”）；scanf（”％d"，＆N)；for(i=1;i〈=N;i++）for（j=1；j〈=N；j++）{if（i==j)y=1；elsey=0;printf（"％d",y）；if(j==N）printf（”\n”);｝｝C语言程序运行结果：2。2matlab程序：clc;clearall;N=input（’请输入单位矩阵阶数N:’)；eye（N）matlab程序运行结果:3型子程序（FORTRAN语言）C 连杆机构问题函数子程序C ==============SUBROUTINE；计算X点的目标函数值的子程序C ======================DIMENSION；是数组要声称COMMON/ONE/I1，I2,I3，I4，NFX，I6 ;公用语,程序段传输数据NFX=NFX+1 ；目标函数子程序调用次数计数器（((0+X(）+＊2—X(2＊2—2。）0））T=90.0＊31415926/(180。0＊30.0） ；将考察范围输入角30等分后每一份值FX=0。0 ；连加先置0DO10K=0,30 30次PI=P0+K*T QE=Q0+20*(PI—P0)＊*2/（3。。1415926）AL=ACOS(（D＊D+X（2）＊X（2）—X(1）＊X（1）)/（2。0＊D＊X（2））BT=ACOS(（D*D+24。0)/（10.0＊D)）IF。GE.0。0 .AND。PI。。3.1415926）THENQI=3.1415926—AL—BT 0piELSEQI=3。1415926—AL+BT ；输入角在大于pi的实际输出ENDIFIF(K.NE。0 OR. k.NE.30）THEN,非末点ELSEFX=FX+（QI-QE）*＊2＊T/20 ;数值积分的首端点，末端ENDIF10 ENDC =================SUBROUTINE；计算XKGGX的值的子程序C DIMENSIONGX（1）=1。0—X(1） ；L1<=L2GX(2)=1。0-X（2） ;L1<=L3GX(3）=1.0—5。0 〈=L4GX（4）=(1。0+X(1)）-（X（2)+5.0） GX（5）=(1。0+X(2）)-(X(1）+5。0) 〈=（L2+L4）（）（1.0+0)（X1) 〈（0 ；大于最小传动角0 ；小于最传动角ENDC =================SUBROUTINEXKHHX的值的子程序C DIMENSIONX(1）=X（1） ；虚写一句END4。连杆机构问题+自选问题4.1连杆机构问题1设计一曲柄摇杆机构, l 0转到m=0+900时,摇杆l13

)2

l l 现已知的运动规律：E= 0+允许在50°120°范围内变化。

0

1

4=5, 0图.曲柄摇杆机构设计变量l l 1=1，4=5且0

0不是独立参数, 1l)2l225=arccos 2 3 0 l)2 (1

)2l225=arccos0

2 310l3所以还问题只有两个独立参数l2和l3，因此设计变量为X=[x ,x ]1 2

=[l,l]T2 3目标函数30等分，得目标函数的表达式fx30ii1

2Ei

i1式中i

--当i

时的机构实际输出角，其计算公式为

=i i i式中：

r2l2l

r2x

x2i=arccosii

32rli3

2=arccos

2 12rxi 2r2l2l2 r224 =arccosi

42rli4

1=arccos

i10rir=li 1

l4l14

cosi

1=2610cos12i 22 为当时的理想输出角，其值由下式计算Ei i =Ei

+20

)20(3）约束条件由曲柄存在条件和传动角条件可得约束条件为：g(x)x01 1g(x)x 02 2g(x)6xx 03 1 2g(x)xx4 1

40g(x)x5 2

x401g(x)x2x21.414x

1606 1 2 1 2gx36x7 1

x2

1.414xx 012（4）数据输入（5)结果4。2自选问题5000m。6m三种不同长度的钢筋各一目前在市场上采购到的同类钢筋的长度每根均为8.0m,?下料方案:3。5m

方式一 方式二 方式三 方式四 方式五 方式六2 1 1 0 0 3。0m0102101。6m002135设方式1—6次数分别采用了x1,x2,x3,x4,x5,x6 次，则min（x1+x2+x3+x4+x5+x6 ）s．t． g1（x=5002x1x2x3g2（x）=500x22x4x5<=0g3（x）=500-2x3-x4—3x5—5x6g4（x）=-x1=0g5(x)==0g6（x)=x3g7（x）=-x4<=0g8（x)=-x5<=0g9（x)=x6<=0matlab整数线性规划程序：clcclearallf=[1,1,1，1，1，1］A=-1000；000;00—2—1-3-5］；％b=[］；lb=zeros（6，1）;intcon=6；［x，fval］=intlinprog（f,intcon，A，b，[],[］，lb)结果：因此，至少需要550根才能满足需要，切割方案为250次方式一，250次方式四，50次方式六.5.课程实践心得体会机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的，是一门崭新的学科。它是在现代机械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方法,它可使机械产品的设计质量达到更高的要求.因此，在加强现代机械设计理论研究的同时，还要进一步加强最优设计数学模型的研究，以便在近代数学、力学和物理学的新成就基础上，使