绪论 优化设计是60年代初发展起来的一门新学科,它是将最优化原理和计算技术应用于设 计领,为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新的设计方法,人们就可以从 众多的设计方案中寻找出最佳设计方案,从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现 代设计理论和方法的一个重要领,它已广泛应用于各个工业部门。在论中仅对机械优 设计的特点、发展概况、本门课程的主要内容作一简要介绍。 一从传统设计到优化设计 一项机械产品的设计,一般需要经过调查分、方案定、技术设计、零件工作图绘制 等环节。传统设方法通常在调查分析的基础上,参照同类产通过估算、经验类比或试验 来确定初设计方案。然后,根据初始设计方案的设计参数进行度、刚度、稳定性等性 分析计算,检查各性能是否满足设计指标要求。如果不完全满足性能指标的要求,设计人员 将凭借经验或直观判断对参数进行修改。这样反复进行分析计算性能检验参数修 改,直到性能完全满足设计指标的要求为止整个传统设计过理就是工试和定性分比 的过程,主要的工作是能的重至于数,仅凭或直判 断,并不是某理论精确出来的实,照统计方法作出的设计方案 大部分都进提的而不是设计方案。 传统设计方法只是地重产的性能,而不是主动地设计产品的参这个 意义上讲它没有真正体现“设”的含义其实设计一本身就包含优化的概念。作为 一项设计不仅要求方案可行、合理,而且应该是某些指标达优的理想方案设计中的优 化思想在古代就有所体现例如,我国宋代建筑师李在其著作法》一书中曾指 出:圆木做成矩形截面梁的高光应为三比二。这一结论和抗弯梁理论推得的结果十分接 近。根据梁弯曲理论,最佳截面尺应使截面抗弯截面系数W最大设截面为b、高 为,一直d有= (-3)=0当b=时,W极大值0),,则有h do 6=1的优化用古典的分方法 容易求解,但对于一般工程优化题的求解,需要采用数学规划理论并助于电子计算机才 能完成。基于这一原因,“设计”中优化的概念一直未能得以很好的体。直至年代,电 子计算机和计算技术迅速发展,优化设计才有条件日益发展起来。 近20年来,随着电子计算机应用,在机设计该内,已经可以用现代化的设计方 法和手段进行设计,来满足对机械产品提出的要求。 现代化的设计工作已不再是过去种凭借经验或直观判来定方,也不是像过 去“安全寿命可行设计”方法那样:在足所提出的要求的前提下,先确定结构方案,再根 据安全寿命等准则,对该方案进行强度、刚度等的分析、校核,然后进行修改,以确定结构