机械优化实例及matlab工具箱.ppt

机械优化设计实例
及matlab优化工具机械优化设计全过程一般可分为：
1)建立优化设计的数学模型。
2)选择适当的优化方法。
3)编写计算机程序。
4)准备必要的初始数据并上机计算。
5)对计算机求得的结果进行必要的分析。1）设计变量的选择：
尽量减少设计变量数目
设计变量应当相互独立试设计一重量最轻的空心传动轴。空心传动轴的D、d分别为轴的外径和内径。轴的长度不得小于3m。轴的材料为45钢，密度为7.8×10-6㎏/㎜，弹性模量E=2×105MPa，许用切应力[τ]=60MPa。轴所受扭矩为M=1.5×106N·mm。所设计的空心传动轴应满足以下条件：
（1）扭转强度
空心传动轴的扭转切应力不得超过许用值，即空心传动轴的扭切应力:
（2）抗皱稳定性
扭转切应力不得超过扭转稳定得临界切应力:整理得:
设：
平面连杆机构优化设计设计一再现预期轨迹mm的曲柄摇杆机构。已知xA＝67mm，yA＝10mm，等分数s＝12，对应的轨迹mm上12个点的坐标值见表，许用传动角[γ]＝300。一、建立优化设计的数学模型点M的坐标:该问题有8个设计变量，记为：2）确定目标函数3）确定约束条件
(1)由曲柄存在条件，可得:(3)由满足传动角条件γ＞[γ]，可得：优化设计工具优化设计工具第1部分MATLAB基础1.1MATLAB窗口1.2数据表示1.3数组1.3数组1.3数组1.3.3数组运算3).数组点乘
两数组的对应元素相乘a.*b
结果：
[a1＊b1a2＊b2…an＊bn]
（a与b的维数必须相同）4).数组点正除（右除）
使两数组的对应元素正除a./b
结果为:

（a、b维数必须相同）1.4源文件（M－文件）1.4.2非函数文件1.4.3M-文件的操作1.4.3M-文件的操作1.4.3M-文件的操作1.4.3M-文件的操作第2部分优化计算工具MATLAB解决的线性规划问题的标准形式为：2.1线性规划优化函数2.1线性规划及其优化函数2.1线性规划及其优化函数2.2无约束非线性优化函数2.2无约束非线性优化函数2.2无约束非线性优化函数2.3约束优化函数2.3约束优化函数—盖板优化实例：目标函数：盖板优化实例盖板优化实例盖板优化实例运行结果：
x=0.633225.3264
fval=101.3056前面空心轴的问题：x=

33.750512.88303.0000

fval=

0.1787

exitflag=

4

output=

iterations:7
funcCount:39
stepsize:1
algorithm:'medium-scale:SQP,Quasi-Newton,line-search'装载机优化设计: