《机械优化设计》教学大纲Word格式文档下载.doc

1、1） 了解和基本掌握机械优化设计的基本知识 2） 扩大视野，并初步具有应用机械优化设计的基本理论和基本方法解决简单工程实际问题的素质。二、课程教学的基本要求：课堂讲授：课堂讲授主要以导学式教学为主，启发引导学生的学习兴趣，通过实例及典型例题加深学生对课堂内容的理解。实践性环节基本要求：本课程的实践性环节主要是上机编制和调试程序（8学时）1） 目的和要求上机调试并通过教材上已有的或是自行编制的计算程序，达到巩固某些基本的重要算法的目的2） 内容编制并调试一维收索方法、无约束优化方法、约束优化方法及机械零件设计优化计算程序，上机练习并输出计算结果。课程考核要求：期末考试成绩占总成绩的60-70%，

2、平时成绩占30-40%。三、大纲的使用说明：课程总学时：课堂教学+上机时数 = 40+8 大纲正文第一章 绪论 学时：1学时（讲课1学时）本章讲授要点：1）明确本课程的研究对象、内容、性质、任务；2）明确优化的含义、机械优化设计的内容及目的。重点：了解机械优化设计的一般过程。难点：机械优化设计的一般步骤。第二章 优化设计概述 学时：3学时（讲课3学时）通过机械设计优化问题示例，使学生了解机械优化设计的基本概念和基本术语、优化设计的数学模型、优化问题的几何描述、优化设计的基本方法。掌握可行域与非可行域、等值线（面）的概念及在优化方法中的重要意义。优化设计的基本方法 “数值迭代法”及优化原理的实质

3、。第一节：机械优化设计问题示例第二节：优化设计问题的数学模型第三节：优化设计问题的基本解法第三章 优化设计的数学基础 学时：6学时（讲课6学时）了解矩阵正定、函数凸性与凸函数、适时约束的概念与判别法；掌握无约束优化问题极值存在的条件，熟悉函数的梯度、海森矩阵、泰勒展开式的意义；了解约束优化问题极值存在的条件，明确“库恩塔克”条件的意义。掌握无约束优化问题极值存在的条件，熟悉函数的梯度、海森矩阵、泰勒展开式的意义。等式约束优化问题的极值条件，不等式约束优化问题的极值条件多元函数的方向导数与梯度多元函数的泰勒展开无约束优化问题的极值条件第四节：凸集、凸函数与凸规划第五节：等式约束优化问题的极值条件

4、第六节：不等式约束优化问题的极值条件第四章 一维搜索方法 学时：8学时（讲授6学时，上机2学时）了解一维搜索的思想、掌握初始区间确定的进退法，熟练掌握黄金分割法和二次插值法。黄金分割法。二次插值法。概述搜索区间的确定与区间消去法原理一维搜索的试探方法一维搜索的插值方法习题：结合所讲的计算方法，选一例题编写其计算程序。第五章 无约束优化方法 学时：明确直接法的求优思想，掌握坐标轮换法、鲍威尔（Powell）法；明解间接法的求优思想，了解梯度法、牛顿法、DFP变尺度法直接法DFP变尺度法最速下降法牛顿型方法共轭方向及共轭方向法共轭梯度法变尺度法第七节：坐标轮换法第八节：鲍威尔方法第九节：单形替换法

5、结合算法，选几道例题，编程实现算法。第六章 约束优化方法 学时：明确直接解法的求优思想，掌握复合形法；明确间接解法的求优思想，掌握内点法、外点法，了解混合惩罚函数法复合形法惩罚函数法随机方向法可行方向法增广乘子法结合算法，选1-2例题，编程实现算法。第七章 线性规划 学时：4学时（讲授4学时）明确线性规划的标准形式与基本性质，掌握基本可行解的转换和单纯形方法。基本可行解的转换和单纯形方法单纯形方法线性规划的标准形式与基本性质基本可行解的转换单纯形法应用举例第八章 机械优化设计实例 学时：8学时（讲授2 学时，上机2 学时）通过机床主轴结构优化设计、圆柱齿轮减速器优化设计及平面连杆机构的优化设计

6、等实例，进一步明确并掌握机械优化设计的一般过程设计实例的建模分析实例的建模过程应用技巧机床主轴结构优化设计圆柱齿轮减速器的优化设计平面连杆机构的优化设计选取-2道实例编程实现优化设计本课程对学生自学的要求： 要求学生在各章学习前预习，学习中要多分析课堂所讲例题，尽可能地编程并上机调试，以提高编程动手能力，同时也可加深对所学内容的理解。课时数分配表：章号内 容学 时讲课上机小计1绪论2优化设计概述优化设计的数学基础64一维搜索方法85无约束优化方法约束优化方法7线性规划机械优化设计实例考试合 计4048考核方式与要求：平时上机成绩占30-40%，期末考试占60-70%。推荐教材与参考书目：孙靖民

7、主编 机械优化设计机械工业出版社 1998刘惟信主编 机械最优化设计清华大学出版社 1994孟兆明主编 机械最优化设计技术化学工业出版社 2002机械优化设计实验大纲一、总则1.本大纲的适用范围1） 本大纲相关的课程名称及课程属性本实验大纲属机械优化设计课程上机练习实验。机械优化设计是为高年级设置的专业课，可供机械类或近机类专业的学生学习。2） 本大纲的适用范围机械类或近机类专业本科生，配合机械优化设计课程的教学。3） 实验总时数全部实验为上机练习，共计8学时。2.本大纲的实验目的和要求机械优化设计主要是运用机械优化设计的基本理论建模，通过计算机编程进行寻优，所以在课堂内教授了理论知识及建模方

8、法后，必须通过上机编制和调试优化运算程序来检验优化结果。为此本实验要求学生上机编制和调试一些优化方法的运算程序，一方面可以加深对课堂所学优化方法的理解，另一方面通过运算程序的编制和调试也可掌握优化的过程。3.本实验课程的重点和内容1）一维搜索方法2）无约束优化方法3）约束优化方法4）机械优化设计实例4.本大纲所需实验设备计算机二、实验项目及学时安排1.实验项目一 一维搜索方法1） 实验类型 验证性实验2） 实验开设属性必开实验3） 学时数24） 实验目的掌握一维搜索方法的原理及运算方法。5） 实验要求运用一维搜索的方法编制一运算程序。2.实验项目二 无约束优化方法掌握无约束优化方法的原理及运算方法。运用无约束优化方法编制一运算程序。3.实验项目三 约束优化方法掌握约束优化方法的原理及运算方法。运用约束优化方法编制一运算程序。4.实验项目四 机械优化设计实例1） 实验类型 综合设计性实验综合运用所学的优化设计方法对机械设计的具体问题进行优化编制一两个机械优化设计程序。