機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)輔助領(lǐng)域的應(yīng)用

《機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)輔助領(lǐng)域的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用王昊摘要：本文討論了機(jī)械優(yōu)化技術(shù)在工程實(shí)際問題和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的重要性，通過在CAD和UG兩個(gè)本人所接觸過的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件上所表現(xiàn)出的可靠性和有效性，證明其在該領(lǐng)域的重要性以及良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：機(jī)械優(yōu)化；CAD；UGOptimizationofmechanicaldesignincomputeraideddesignapplicationWangHaoAbstract:Thispaperdiscussestheoptimizationofmechanicaltechnologyinengineeringandcomputeraidedd

2、esignapplicationofimportance,throughtheCADandUGtwoIcontactedthecomputeraideddesignsoftwaredemonstratedreliabilityandvalidity,toproveitsimportanceinthefieldaswellasthegoodapplicationprospect.Keywords:mechanicaloptimization;CAD;UG前言機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)與機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),即（ComputerAidedDesign)兩個(gè)問題放在一起論述,不僅是由于它們之間在學(xué)科內(nèi)容上有著密切

3、的關(guān)聯(lián),而且它們的發(fā)展和應(yīng)用也是相互促進(jìn)、結(jié)伴而行的。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)算法本身是一種迭代逼近過程,離不開CAD手段，而目前在CAD中又大多融入了優(yōu)化技術(shù)的內(nèi)容,使CAD的工作效果更上了一個(gè)層次。無論從國際范圍還是從我國的情況來看,機(jī)械CAD和優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展都十分迅速,而且應(yīng)用十分廣泛。1優(yōu)化問題與算法程序概況無論做任何一件工作，人們總希望在一切可能的方案中選擇一個(gè)最好的、比較符合實(shí)際問題的、理想境界的答案，這就是最優(yōu)化問題。解決這種問題的方法是運(yùn)籌學(xué)中的數(shù)學(xué)規(guī)劃這一分支，近年來大家習(xí)慣地稱它為最優(yōu)化方法。數(shù)學(xué)規(guī)劃這一術(shù)語是由RobertDoff—man在l95O年前后提出來的，一般包括整數(shù)規(guī)劃、

4、線性規(guī)劃、凸規(guī)劃、非線性規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)理論、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、不定過程中的規(guī)劃等內(nèi)容。在工程方面的典型應(yīng)用領(lǐng)域是企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的擬定、生產(chǎn)流程安排、質(zhì)量控制，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、過程設(shè)計(jì)等。在企業(yè)管理、生產(chǎn)運(yùn)籌和機(jī)械設(shè)計(jì)中則以應(yīng)用線性和非線性規(guī)劃的問題較為多見。舉兩個(gè)例子來說明優(yōu)化問題及其數(shù)學(xué)模型。設(shè)某廠同時(shí)生產(chǎn)若干種產(chǎn)值不同的產(chǎn)品。欲根據(jù)本廠的材料供應(yīng)和可能提供的工時(shí)、電力等來安排一個(gè)合理的產(chǎn)量計(jì)劃，使總產(chǎn)值最高，這是一個(gè)線性規(guī)劃的優(yōu)化問題，數(shù)學(xué)模型可表達(dá)為：mainz=一∑CiXi=l，2，……nS．t∑AijXi≤Bj，j=1，2……mXi≥O式中，z代表總產(chǎn)值，不等式方程組代表一系列的限制條件。又如

5、，欲設(shè)計(jì)一臺(tái)NGW型行星齒輪減速器，要求合理選擇齒數(shù)、齒寬、變位系數(shù)和行星輪個(gè)數(shù)等參數(shù)，使減速器體積最小，這是一個(gè)非線性規(guī)劃的優(yōu)化問題，數(shù)學(xué)模型的一般表達(dá)式是：mainF(x)x∈D∈RD：(x)≥0u=1，2，……，m(x)=0v=1，2，……，P式中的目標(biāo)函數(shù)F（x）代表減速器的體積，(x)、(x)分別表示按配齒、強(qiáng)度、幾何速比誤差等方面的限制條件構(gòu)成的不等式和等式的約束函數(shù)，這些函數(shù)大多是非線性的。最優(yōu)化問題的求解方法一般可分為解析法數(shù)值法、圖解法、實(shí)驗(yàn)法等。其中解析法是用微分和變分的經(jīng)典方法求解，例如拉格朗日乘子法及約束變分法等，對(duì)于大型高度非線性問題，解折法不能令人滿意，但解析法只

6、適合于1～2個(gè)自變量的問題。實(shí)驗(yàn)法的成本高，只用于很難抽象出數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化問題。一般所指的憂化方法都指數(shù)值選代的計(jì)算方法。優(yōu)化方法的研究成果和論著是在近代才開始大量發(fā)表的，其中從實(shí)用技術(shù)角度出發(fā)較為有影響的論著有：[美)D．M．希梅爾布勞著的《實(shí)用非線性規(guī)劃》、[美]JR．L．?？怂怪摹豆こ淘O(shè)計(jì)的優(yōu)化方法》及[中]席少霖著的《最優(yōu)化計(jì)算方法》等。這些著作均簡明扼要地闡述了一些常用的、之有效的實(shí)用優(yōu)化方法。對(duì)于從事工程技術(shù)的研究人員和設(shè)計(jì)師來講，更關(guān)心的是如何把這些數(shù)學(xué)方法變成能付諸使用的計(jì)算機(jī)程序，以便在確定工程問題的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型后，很快地通過優(yōu)化方法程序取得實(shí)用的優(yōu)化解。這個(gè)問題在國際上

7、已有了大量的研究成果。其中比較著名和典型的有由英國各大學(xué)和政府研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合研制的NAG(NumcrlcalAlgorithmcGr一0up)數(shù)值算法程序庫、英國原子能研究中心研制的Harwall程序庫、美國斯坦福大學(xué)國家物理實(shí)驗(yàn)室研制的NPL程序庫以及美國Richard．L．Fox建立的CMIN=16程序等。我國第一個(gè)大型非線性優(yōu)化方法程序庫OPB-1是在1985年底建成的，在國際上也有一定的影響。下面簡要介