简介 本书系统地介绍了机械优化设计的常用方法及最新的研究成果，包括多目标优化、非线性规划的灵敏度分析、模糊优化、可靠性优化、工程随机变量优化、智能优化等；同时对机械零件与系统的优化设计建模及应用作了较全面、详细的论述，且重点突出于工程应用。本书可使读者了解各种优化方法的适用条件和应用方法，书中大部分模型都有实际工程背景，可以方便地套用。本书可供机械设计工程、研究、开发技术人员参考，也可作为高等学校相关专业本科生、研究生教材。目录第1章 优化设计方法111 优化设计概述1111 优化设计的数学模型2 1111 传递转矩并承受弯矩的等截面轴的优化设计2 1112 优化设计的数学模型4112 优化过程的几何描述6113 迭代终止准则712 无约束优化方法 7 121 常用一维搜索方法8 1211 搜索区间的确定8 1212 0618法9 1213 一维搜索的其他方法11122 梯度法（最速下降法）121221 梯度法的基本思路121222 算例13 1223 梯度法讨论14 123 牛顿型方法161231 基本思路161232 算例171233 牛顿法的讨论18 124 共轭梯度法20125 变尺度法20 1251 DFP变尺度法22 1252 DFP变尺度法的计算步骤22 1253 BFGS变尺度法24126 坐标轮换法24 1261 坐标轮换法的基本思路25 1262 坐标轮换法的讨论26127 Powell方法27 1271 Powell的基本算法27 1272 改进Powell的算法29128 各种无约束优化方法的比较321281 迭代公式321282 各种方法的比较3213 约束优化33 131 惩罚函数法34 1311 内点惩罚函数法35 1312 外点惩罚函数法37 1313 SUMT方法的讨论38 1314 混合惩罚函数法40 1315 惩罚函数法的计算过程及框图41132 复合形法42 1321 初始复合形的生成421322 搜索策略431323 复合形法的讨论45133 简约梯度法及广义简约梯度法45 1331 简约梯度法45 1332 广义简约梯度法49 14 应用实例51141 行星轮系的优化设计51 142 键连接的优化设计53 1421 平键、楔键、切向键的失效形式及其优化数学模型53 1422 优化结果55143 滑块式万向接轴优化设计56 1431 优化模型的建立56 1432 优化方法的选择57 1433 计算结果及处理57144 汽车变截面钢板弹簧的优化设计58 1441 数学模型的建立591442 优化设计计算66 1443 计算结果分析67 参考文献68 第2章 机械优化设计的建模及优化方法评价6921 机械优化设计的一般过程69 22 机械优化设计建模的基本原则71 221 确定系统边界71 222 设计变量的选择72223 确定目标函数73224 建立约束函数74 23 机械优化设计数学模型的分析与变换78231 模型变换的概念及作用78232 尺度变换的概念80 233 模型线性化83234 将代数模型转化为几何规划85 24 优化方法的评价87241 考题的选择87 242 优化方法及程序的评价指标88243 评价结果89244 优化方法程序的选择方法90参考文献91 第3章 多目标优化设计的建模及应用9231 多目标优化设计的数学模型9232 多目标优化设计的求解方法93 321 统一目标法933211 线性加权法933212 理想点法933213 目标规划法943214 乘除法943215 功效系数法95322 主目标法95 323 分层序列法96 324 极大-极小法96 33 应用实例97 331 摆线针轮行星减速器多目标优化设计973311 基本尺寸的几何计算973312 建立优化设计的数学模型973313 多目标优化设计方法的选择1033314 计算实例103 332 四连杆变幅机构的多目标优化设计1043321 四连杆变幅机构分析104 3322 四连杆变幅机构优化的数学模型1053323 四连杆变幅机构的优化结果109参考文献110 第4章 非线性规划的灵敏度分析 11141 概述11242 使用几何规划进行灵敏度分析的原理和方法112 421 正定几何规划和带负数的几何规划灵敏度分析的基本 原理1124211 几何规划简介1124212 使用几何规划进行灵敏度分析的基本原理114422 使用几何规划进行灵敏度分析的算法117423 使用几何规划进行结构优化设计的灵敏度分析1204231 建立空心梁的优化设计的数学模型1204232 使用几何规划进行灵敏度分析1224233 应注意的问题125 43 使用惩罚函数法进行灵敏度分析的原理和方法125 431 一般参数非线性规划126 432 灵敏度分析的基本原理127 433 使用惩罚函数法进行灵敏度分析的基本原理13044 使用惩罚函数法进行起重机结构优化设计的灵敏度 分析133 441 起重机箱型主梁的优化问题133 442 灵敏度分析13445 使用惩罚函数法进行四连杆变幅机构优化的灵敏度 分析138 451 约束右边干扰时的灵敏度分析138 452 参变量干扰时的灵敏度分析142 453 四连杆变幅机构灵敏度分析的结果153参考文献156 第5章 模糊优化设计的建模及应用157 51 常规机械优化设计与模糊优化设计157 52 模糊优化设计的数学模型158 521 模糊优化的设计变量158 522 模糊优化设计的目标函数159523 模糊优化设计的约束条件159524 模糊优化的数学模型15953 模糊优化设计的基本含义及分类160 531 模糊优化设计的基本含义160 532 模糊优化设计的分类16054 对称模糊优化设计及其解法161541 对称模糊优化模型161 542 模糊优越集的其他形式162 543 非模糊目标函数极值的求解方法16355 模糊优化迭代的基本解法163 551 模糊优化迭代的基本原理163 552 对称模糊优化迭代的步骤165 56 非对称优化设计的数学模型166 561 非对称模糊优化设计的数学模型166 562 容差的确定168563 非对称模糊优化模型的水平截集法17157 多目标模糊优化173 571 常规多目标优化设计的模糊解法173 572 对称多目标模糊优化模型的求解175 573 普通多目标模糊优化模型的求解176 574 模糊综合评判的多目标优化解177 575 多目标模糊优化设计的理想点法17958 应用实例183 581 柱塞式液压泵系统模糊可靠性优化设计的研究1835811 柱塞泵系统可靠度模型的建立1835812 柱塞泵系统的模糊可靠度分配1845813 计算结果及结论187 582 圆柱形螺旋压缩弹簧的模糊多目标优化设计188 5821 多目标模糊优化模型的建立1895822 模糊约束的处理1915823 优化模型的求解193参考文献194 第6章 可靠性优化设计的建模及应用19561 机械可靠度计算模型195 611 机械零件应力-强度“干涉”模型195 612 应力、强度均为正态分布的可靠性模型197 613 应力和强度为其他分布时的可靠度计算198 614 机械零部件强度可靠性近似计算模型199 6141 图解近似计算模型1996142 概率分布的Edgeworth级数渐近展开近似计算模型2006143 Monta Carlo近似计算模型2016144 最大失效概率法2026145 其他近似计算方法的可靠度计算204 615 机械系统的可靠度计算2046151 串联系统的可靠度2046152 纯并联系统2056153 表决系统2056154 等待系统2066155 复杂机械系统20762 机械系统可靠度优化分配模型208 621 等分配模型208 622 相对失效率模型209 623 AGREE分配模型20963 机械可靠度优化设计210 631 机械可靠性优化设计的数学规划模型2106311 单元零部件可靠性优化设计的数学规划模型2116312 系统可靠性优化分配的数学规划模型2126313 系统可靠性优化设计的整体数学规划模型2126314 3种数学规划模型之间的关系及证明213 632 机械系统可靠性优化设计的实现策略2146321 耦合优化策略2146322 分解协调优化策略2146323 分散优化策略21764 应用实例218 641 行星轮传动系统的可靠性优化设计2186411 行星轮传动系统的优化设计模型2186412 行星轮传动系统可靠性优化设计过程220 6413 计算实例与分析221 642 装载机差速器的可靠性优化设计2226421 差速器齿轮齿根弯曲强度的可靠度计算2236422 差速器可靠性优化设计数学模型的建立2256423 优化方法及计算结果分析227参考文献228 第7章 工程随机变量优化设计建模及应用22971 工程随机变量优化设计的数学模型229 711 工程设计信息的不确定性229 712 工程随机优化设计的基本概念231 713 工程随机优化设计的几种基本模型2347131 统计均值模型2347132 概率约束函数模型2357133 风险设计模型2367134 容差设计模型2377135 补偿模型2387136 工程随机优化设计模型的统一形式23972 随机模型的求解方法239 721 随机拟次梯度法240 722 随机逼近法244 723 随机模拟搜索法24573 应用实例248 731 压力容器的概率优化设计2487311 压力容器的概率优化设计数学模型2497312 优化设计结果250 732 气动换向装置输出特性的容差最优设计2517321 设计条件2517322 容差设计模型的建立2527323 计算结果253 733 不完全概率信息的连杆可靠性优化设计2547331 连杆的力学模型2547332 连杆优化设计的数学模型2567333 连杆的优化求解257 734 V带传动的概率约束函数模型的优化设计2577341 建立V带传动的概率约束函数模型2587342 V带的优化求解263参考文献264 第8章 智能优化设计建模及应用26581 神经网络优化计算原理265 811 神经网络优化计算原理及过程266 812 用于机械优化设计的几种神经网络模型2668121 反馈神经网络2678122 多层前向神经网络26882 神经网络优化计算的工程应用270 821 齿轮传动机构人工神经网络辅助优化设计2708211 BP神经网络模型原理2708212 齿轮机构BP网络辅助优化设计272 822 盘式制动器多目标优化的神经网络方法2758221 建立盘式制动器优化设计的数学模型2758222 神经网络优化2798223 计算结果分析28083 用于机械优化设计的进化计算方法281 831 遗传算法2828311 遗传算法的计算步骤2828312 基于遗传算法的双万向轴优化设计283 832 进化策略应用于机械优化设计28784 基于过程的优化算法及在机床主轴中的应用287 841 基于过程的优化算法基本理论288 842 基于过程的机床主轴优化设计290 843 计算结果分析29285 结束语293参考文献293
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