機械零件與系統最佳化設計建模及套用

《機械零件與系統最佳化設計建模及套用》是2005-01-01化學工業出版社出版的圖書，作者是周廷美藍悅明

基本介紹

• 中文名：機械零件與系統最佳化設計建模及套用
• 圖書編號：1050668
• 出版社：化學工業出版社
• 定價：24.0

基本信息

書名:機械零件與系統最佳化設計建模及套用

ISBN:750256350

作者:周廷美藍悅明

出版日期:2005-01-01

版次:1

開本:32

簡介

本書系統地介紹了機械最佳化設計的常用方法及最新的研究成果，包括多目標最佳化、非線性規劃的靈敏度分析、模糊最佳化、可靠性最佳化、工程隨機變數最佳化、智慧型最佳化等；同時對機械零件與系統的最佳化設計建模及套用作了較全面、詳細的論述，且重點突出於工程套用。本書可使讀者了解各種最佳化方法的適用條件和套用方法，書中大部分模型都有實際工程背景，可以方便地套用。本書可供機械設計工程、研究、開發技術人員參考，也可作為高等學校相關專業本科生、研究生教材。

目錄

第1章最佳化設計方法1

1?1最佳化設計概述1

1?1?1最佳化設計的數學模型2

1?1?1?1傳遞轉矩並承受彎矩的等截面軸的最佳化設計2

1?1?1?2最佳化設計的數學模型4

1?1?2最佳化過程的幾何描述6

1?1?3疊代終止準則7

1?2無約束最佳化方法7

1?2?1常用一維搜尋方法8

1?2?1?1搜尋區間的確定8

1?2?1?20?618法9

1?2?1?3一維搜尋的其他方法11

1?2?2梯度法（最速下降法）12

1?2?2?1梯度法的基本思路12

1?2?2?2算例13

1?2?2?3梯度法討論14

1?2?3牛頓型方法16

1?2?3?1基本思路16

1?2?3?2算例17

1?2?3?3牛頓法的討論18

1?2?4共軛梯度法20

1?2?5變尺度法20

1?2?5?1DFP變尺度法22

1?2?5?2DFP變尺度法的計算步驟22

1?2?5?3BFGS變尺度法24

1?2?6坐標輪換法24

1?2?6?1坐標輪換法的基本思路25

1?2?6?2坐標輪換法的討論26

1?2?7Powell方法27

1?2?7?1Powell的基本算法27

1?2?7?2改進Powell的算法29

1?2?8各種無約束最佳化方法的比較32

1?2?8?1疊代公式32

1?2?8?2各種方法的比較32

1?3約束最佳化33

1?3?1懲罰函式法34

1?3?1?1內點懲罰函式法35

1?3?1?2外點懲罰函式法37

1?3?1?3SUMT方法的討論38

1?3?1?4混合懲罰函式法40

1?3?1?5懲罰函式法的計算過程及框圖41

1?3?2複合形法42

1?3?2?1初始複合形的生成42

1?3?2?2搜尋策略43

1?3?2?3複合形法的討論45

1?3?3簡約梯度法及廣義簡約梯度法45

1?3?3?1簡約梯度法45

1?3?3?2廣義簡約梯度法49

1?4套用實例51

1?4?1行星輪系的最佳化設計51

1?4?2鍵連線的最佳化設計53

1?4?2?1平鍵、楔鍵、切向鍵的失效形式及其最佳化數學模型53

1?4?2?2最佳化結果55

1?4?3滑塊式萬向接軸最佳化設計56

1?4?3?1最佳化模型的建立56

1?4?3?2最佳化方法的選擇57

1?4?3?3計算結果及處理57

1?4?4汽車變截面鋼板彈簧的最佳化設計58

1?4?4?1數學模型的建立59

1?4?4?2最佳化設計計算66

1?4?4?3計算結果分析67

參考文獻68

第2章機械最佳化設計的建模及最佳化方法評價69

2?1機械最佳化設計的一般過程69

2?2機械最佳化設計建模的基本原則71

2?2?1確定系統邊界71

2?2?2設計變數的選擇72

2?2?3確定目標函式73

2?2?4建立約束函式74

2?3機械最佳化設計數學模型的分析與變換78

2?3?1模型變換的概念及作用78

2?3?2尺度變換的概念80

2?3?3模型線性化83

2?3?4將代數模型轉化為幾何規劃85

2?4最佳化方法的評價87

2?4?1考題的選擇87

2?4?2最佳化方法及程式的評價指標88

2?4?3評價結果89

2?4?4最佳化方法程式的選擇方法90

參考文獻91

第3章多目標最佳化設計的建模及套用92

3?1多目標最佳化設計的數學模型92

3?2多目標最佳化設計的求解方法93

3?2?1統一目標法93

3?2?1?1線性加權法93

3?2?1?2理想點法93

3?2?1?3目標規劃法94

3?2?1?4乘除法94

3?2?1?5功效係數法95

3?2?2主目標法95

3?2?3分層序列法96

3?2?4極大-極小法96

3?3套用實例97

3?3?1擺線針輪行星減速器多目標最佳化設計97

3?3?1?1基本尺寸的幾何計算97

3?3?1?2建立最佳化設計的數學模型97

3?3?1?3多目標最佳化設計方法的選擇103

3?3?1?4計算實例103

3?3?2四連桿變幅機構的多目標最佳化設計104

3?3?2?1四連桿變幅機構分析104

3?3?2?2四連桿變幅機構最佳化的數學模型105

3?3?2?3四連桿變幅機構的最佳化結果109

參考文獻110

第4章非線性規劃的靈敏度分析111

4?1概述112

4?2使用幾何規划進行靈敏度分析的原理和方法112

4?2?1正定幾何規劃和帶負數的幾何規劃靈敏度分析的基本

原理112

4?2?1?1幾何規劃簡介112

4?2?1?2使用幾何規划進行靈敏度分析的基本原理114

4?2?2使用幾何規划進行靈敏度分析的算法117

4?2?3使用幾何規划進行結構最佳化設計的靈敏度分析120

4?2?3?1建立空心梁的最佳化設計的數學模型120

4?2?3?2使用幾何規划進行靈敏度分析122

4?2?3?3應注意的問題125

4?3使用懲罰函式法進行靈敏度分析的原理和方法125

4?3?1一般參數非線性規劃126

4?3?2靈敏度分析的基本原理127

4?3?3使用懲罰函式法進行靈敏度分析的基本原理130

4?4使用懲罰函式法進行起重機結構最佳化設計的靈敏度

分析133

4?4?1起重機箱型主梁的最佳化問題133

4?4?2靈敏度分析134

4?5使用懲罰函式法進行四連桿變幅機構最佳化的靈敏度

分析138

4?5?1約束右邊干擾時的靈敏度分析138

4?5?2參變數干擾時的靈敏度分析142

4?5?3四連桿變幅機構靈敏度分析的結果153

參考文獻156

第5章模糊最佳化設計的建模及套用157

5?1常規機械最佳化設計與模糊最佳化設計157

5?2模糊最佳化設計的數學模型158

5?2?1模糊最佳化的設計變數158

5?2?2模糊最佳化設計的目標函式159

5?2?3模糊最佳化設計的約束條件159

5?2?4模糊最佳化的數學模型159

5?3模糊最佳化設計的基本含義及分類160

5?3?1模糊最佳化設計的基本含義160

5?3?2模糊最佳化設計的分類160

5?4對稱模糊最佳化設計及其解法161

5?4?1對稱模糊最佳化模型161

5?4?2模糊優越集的其他形式162

5?4?3非模糊目標函式極值的求解方法163

5?5模糊最佳化疊代的基本解法163

5?5?1模糊最佳化疊代的基本原理163

5?5?2對稱模糊最佳化疊代的步驟165

5?6非對稱最佳化設計的數學模型166

5?6?1非對稱模糊最佳化設計的數學模型166

5?6?2容差的確定168

5?6?3非對稱模糊最佳化模型的水平截集法171

5?7多目標模糊最佳化173

5?7?1常規多目標最佳化設計的模糊解法173

5?7?2對稱多目標模糊最佳化模型的求解175

5?7?3普通多目標模糊最佳化模型的求解176

5?7?4模糊綜合評判的多目標最佳化解177

5?7?5多目標模糊最佳化設計的理想點法179

5?8套用實例183

5?8?1柱塞式液壓泵系統模糊可靠性最佳化設計的研究183

5?8?1?1柱塞泵系統可靠度模型的建立183

5?8?1?2柱塞泵系統的模糊可靠度分配184

5?8?1?3計算結果及結論187

5?8?2圓柱形螺旋壓縮彈簧的模糊多目標最佳化設計188

5?8?2?1多目標模糊最佳化模型的建立189

5?8?2?2模糊約束的處理191

5?8?2?3最佳化模型的求解193

參考文獻194

第6章可靠性最佳化設計的建模及套用195

6?1機械可靠度計算模型195

6?1?1機械零件應力-強度“干涉”模型195

6?1?2應力、強度均為常態分配的可靠性模型197

6?1?3應力和強度為其他分布時的可靠度計算198

6?1?4機械零部件強度可靠性近似計算模型199

6?1?4?1圖解近似計算模型199

6?1?4?2機率分布的Edgeworth級數漸近展開近似計算模型200

6?1?4?3MontaCarlo近似計算模型201

6?1?4?4最大失效機率法202

6?1?4?5其他近似計算方法的可靠度計算204

6?1?5機械系統的可靠度計算204

6?1?5?1串聯繫統的可靠度204

6?1?5?2純並聯繫統205

6?1?5?3表決系統205

6?1?5?4等待系統206

6?1?5?5複雜機械系統207

6?2機械系統可靠度最佳化分配模型208

6?2?1等分配模型208

6?2?2相對失效率模型209

6?2?3AGREE分配模型209

6?3機械可靠度最佳化設計210

6?3?1機械可靠性最佳化設計的數學規劃模型210

6?3?1?1單元零部件可靠性最佳化設計的數學規劃模型211

6?3?1?2系統可靠性最佳化分配的數學規劃模型212

6?3?1?3系統可靠性最佳化設計的整體數學規劃模型212

6?3?1?43種數學規劃模型之間的關係及證明213

6?3?2機械系統可靠性最佳化設計的實現策略214

6?3?2?1耦合最佳化策略214

6?3?2?2分解協調最佳化策略214

6?3?2?3分散最佳化策略217

6?4套用實例218

6?4?1行星輪傳動系統的可靠性最佳化設計218

6?4?1?1行星輪傳動系統的最佳化設計模型218

6?4?1?2行星輪傳動系統可靠性最佳化設計過程220

6?4?1?3計算實例與分析221

6?4?2裝載機差速器的可靠性最佳化設計222

6?4?2?1差速器齒輪齒根彎曲強度的可靠度計算223

6?4?2?2差速器可靠性最佳化設計數學模型的建立225

6?4?2?3最佳化方法及計算結果分析227

參考文獻228

第7章工程隨機變數最佳化設計建模及套用229

7?1工程隨機變數最佳化設計的數學模型229

7?1?1工程設計信息的不確定性229

7?1?2工程隨機最佳化設計的基本概念231

7?1?3工程隨機最佳化設計的幾種基本模型234

7?1?3?1統計均值模型234

7?1?3?2機率約束函式模型235

7?1?3?3風險設計模型236

7?1?3?4容差設計模型237

7?1?3?5補償模型238

7?1?3?6工程隨機最佳化設計模型的統一形式239

7?2隨機模型的求解方法239

7?2?1隨機擬次梯度法240

7?2?2隨機逼近法244

7?2?3隨機模擬搜尋法245

7?3套用實例248

7?3?1壓力容器的機率最佳化設計248

7?3?1?1壓力容器的機率最佳化設計數學模型249

7?3?1?2最佳化設計結果250

7?3?2氣動換向裝置輸出特性的容差最優設計251

7?3?2?1設計條件251

7?3?2?2容差設計模型的建立252

7?3?2?3計算結果253

7?3?3不完全機率信息的連桿可靠性最佳化設計254

7?3?3?1連桿的力學模型254

7?3?3?2連桿最佳化設計的數學模型256

7?3?3?3連桿的最佳化求解257

7?3?4V帶傳動的機率約束函式模型的最佳化設計257

7?3?4?1建立V帶傳動的機率約束函式模型258

7?3?4?2V帶的最佳化求解263

參考文獻264

第8章智慧型最佳化設計建模及套用265

8?1神經網路最佳化計算原理265

8?1?1神經網路最佳化計算原理及過程266

8?1?2用於機械最佳化設計的幾種神經網路模型266

8?1?2?1反饋神經網路267

8?1?2?2多層前向神經網路268

8?2神經網路最佳化計算的工程套用270

8?2?1齒輪傳動機構人工神經網路輔助最佳化設計270

8?2?1?1BP神經網路模型原理270

8?2?1?2齒輪機構BP網路輔助最佳化設計272

8?2?2盤式制動器多目標最佳化的神經網路方法275

8?2?2?1建立盤式制動器最佳化設計的數學模型275

8?2?2?2神經網路最佳化279

8?2?2?3計算結果分析280

8?3用於機械最佳化設計的進化計算方法281

8?3?1遺傳算法282

8?3?1?1遺傳算法的計算步驟282

8?3?1?2基於遺傳算法的雙萬向軸最佳化設計283

8?3?2進化策略套用於機械最佳化設計287

8?4基於過程的最佳化算法及在工具機主軸中的套用287

8?4?1基於過程的最佳化算法基本理論288

8?4?2基於過程的工具機主軸最佳化設計290

8?4?3計算結果分析292

8?5結束語293

參考文獻293