機械優化設計

《高等院校機械工程系列教材·機械優化設計(第2版)》內容的主要原則是保持第一版中業已形成的編寫特色，側重基本知識、基本理論及基本計算方法；力求深入淺出，着眼於基本概念和實際應用；適度反映機械優化設計的現代研究成果、信息以及設計創新；強化機械優化設計的應用；新增編寫在VB中適用的優化設計參考程序和運用實踐。

《高等院校機械工程系列教材·機械優化設計(第2版)》系統介紹機械優化設計的基本原理及其常用優化方法。全書共十章。第一章至第三章闡述機械化設計的基本概念、數學模型和若干理論基礎；第四章至第六章闡述單目標、連續變量常用優化設計方法的原理、迭代過程及算法框圖；第七、八章分別介紹多目標函數和離散變量的優化設計方法；第九、十章進一步闡述優化設計數學模型建立及求解中的若干問題，通過實例介紹應用優化方法進行機械優化設計的過程。書末附有習題和常用的優化設計程序，供讀者進行作業練習和上機實踐。全書編寫力求深入淺出，着眼於基本概念和實際應用。 《高等院校機械工程系列教材·機械優化設計(第2版)》用作高等工科院校機械類、近機類專業的教材和從事機械設計及其他工程設計的技術人員的參考書。

第一章 引論

第二章 機械優化設計的基本要素及數學模型

2—1 設計變量

2—2 約束條件

2—3 目標函數

2—4 最優化問題的數學模型

第三章 優化設計問題的若干理論基礎

3—1 優化設計問題的幾何意義

一、目標函數的等值面（線）

二、約束最優解和無約束最優解

三、局部最優解和全域最優解

3—2 無約束目標函數的極值點存在條件

一、函數的極值與極值點

二、極值點存在的條件

3—3 函數的凸性

一、凸集與非凸集

二、凸函數的定義

三、凸函數的基本性質

四、凸函數的判定

五、函數的凸性與局部極值及全域最優值之間的關係

3—4 約束極值點存在條件

3—5 最優化設計的數值計算迭代方法

一、迭代法的基本思想及其格式

二、迭代計算的終止準則

第四章 一維搜索的最優化方法

4—1 概述

4—2 初始搜索區間的確定

4—3 黃金分割法

一、消去法的基本原理

二、“0．618”的由來

三、迭代過程及算法框圖

4—4 二次插值法

一、基本原理

二、迭代過程及算法框圖

第五章 多變量無約束優化方法

5—1 概述

5—2 變量輪換法

一、變量輪換法的原理與計算方法

二、迭代過程及算法框圖

三、效能特點

5—3 原始共軛方向法

一、共軛方向的基本概念

二、共軛方向的原始構成

三、迭代過程及算法框圖

5—4 鮑威爾法

一、基本原理

二、迭代過程及算法框圖

5—5 梯度法

一、基本原理

二、迭代過程及算法框圖

三、效能特點

5—6 牛頓法

一、基本原理

二、迭代過程及算法框圖

三、效能特點

5—7 變尺度法

一、變尺度法的基本思想

二、構造變尺度矩陣A（k）的基本要求

三、DFP法變尺度矩陣遞推公式

四、DFP法迭代過程及算法框圖

五、DFP法的效能特點

六、BFGS變尺度法

第六章 約束最優化方法

6—1 概述

6—2 約束隨機方向搜索法

一、基本原理

二、初始點的選擇

三、隨機搜索方向的產生

四、迭代過程及算法框圖

6—3 複合形法

一、基本原理

二、初始複合形的產生

三、迭代過程及算法框圖

6—4 懲罰函數法

一、基本原理

二、外點懲罰函數法

三、內點懲罰函數法

四、混合型懲罰函數法

第七章 多目標函數的優化設計方法

7—1 概述

7—2 統一目標函數法

一、線性加權組合法

二、目標規劃法

三、功效係數法

四、乘除法

7—3 主要目標法

7—4 協調曲線法

第八章 離散變量的優化設計方法

8—1 離散變量優化的若干基本概念

一、離散設計空間和離散值域

二、非均勻離散變量和連續變量的均勻離散化處理

三、離散最優解

8—2 湊整解法與網格法

一、湊整解法

二、網格法

8—3 離散複合形法

一、初始離散複合形的產生

二、約束條件的處理

三、離散一維搜索

四、離散複合形算法的終止準則

五、重構複合形

六、離散複合形法的迭代過程及算法框圖

第九章 有關優化設計的數學模型及其求解中的幾個問題

9—1 設計變量的選取

9—2 目標函數的建立

9—3 約束條件的確定

9—4 數學模型的尺度變換

一、設計變量的尺度變換

二、目標函數的尺度變換

三、約束條件的尺度變換

9—5 數據表和線圖的處理

9—6 最優化方法的選擇及其應用程序

9—7 計算結果的分析與處理

第十章 最優化方法在機械設計中的應用

10—1 概述

10—2 輪式車輛前輪轉向梯形四杆機構的優化設計

10—3 最小體積二級圓柱齒輪減速器的優化設計

10—4 套筒滾子鏈傳動的優化設計

10—5 盤式制動器的優化設計

10—6 四杆機構再現預定軌跡的優化設計

思考題與習題

附錄一 常用優化方法參考程序

附錄二 在VB中適用的優化設計參考程序

附錄三 機構軌跡優化實例程序應用實踐

主要參考文獻