【正文】 首先要根據(jù)實際的機(jī)械問題建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，既用數(shù)學(xué)形式來描述實際設(shè)計問題。 數(shù)學(xué)模型一旦建立，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計問題就變成一個數(shù)學(xué)求解問題。另外，當(dāng)懲罰因子的初值取得不合適時，懲罰函數(shù)可能變得病態(tài)，使無約束最優(yōu)化計算發(fā)生困難。它是講具有等式約束的優(yōu)化問題 轉(zhuǎn)化成拉格朗日函數(shù) 用解析法求解上式，既令，可求得函數(shù)的極值。對于大型的非線形優(yōu)化問題，需求解高次聯(lián)立方程組，其數(shù)值解法幾乎和求解優(yōu)化問題同樣困難。構(gòu)造外點(diǎn)懲罰函數(shù) (12)當(dāng)r→∞時，對函數(shù)進(jìn)行序列極小化，可求得原問題的極值點(diǎn)，且 。式(13)稱增廣乘子函數(shù)，或稱增廣懲罰函數(shù)，式中的r仍稱懲罰因子。也就是說，為了求得原問題的約束最優(yōu)點(diǎn)，只需對增廣乘子函數(shù)求一次無約束極值。若不停的改變值，并對每一個求，將得到極小點(diǎn)的點(diǎn)列： 。求函數(shù)極大值的方法不同將會得到不同的乘子迭代公式。也就是說，第一次迭代計算是用外點(diǎn)法進(jìn)行的。當(dāng)離約束面很遠(yuǎn)，即的值很大時，則增大值，以加大懲罰項的作用，迫使迭代點(diǎn)更快地逼近約束面。事實上，當(dāng)增加到一定值時， 已趨近于，從而增廣乘子函數(shù)的極值點(diǎn)也逼近原問題的約束最優(yōu)點(diǎn)了。2)按式(13)構(gòu)造增廣乘子函數(shù)，并令，得無約束最優(yōu)解。約束最優(yōu)解為，；否則轉(zhuǎn)下步。再按式(18)計算新的乘子向量 (114)將增廣乘子函數(shù)的極小化和乘子迭代交替進(jìn)行，直至分別趨近于。實際計算時，仍然只要對給定的及，求關(guān)于的無約束極值。 增廣乘子法的程序框圖見圖1構(gòu)造增廣乘子函數(shù)求，開始滿足收斂條件?否是圖1第二章 立體車庫總體結(jié)構(gòu)的研究 機(jī)械立體車庫的總體結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)有的機(jī)械式立體車庫按照其機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)方式的不同主要可分為：循環(huán)式、電梯升降式和高架倉儲式三種 循環(huán)式停車庫循環(huán)式停車庫是水車原理、巨輪原理、連續(xù)鏈原理及傳送帶原理的結(jié)合，汽車放在托板上，以電機(jī)作為動力源，用鏈條傳遞動力，帶動所有車位移動。整個車庫是全電腦控制，自動操作及顯示，庫區(qū)內(nèi)無人進(jìn)入，能防止人為的汽車丟失和破壞。電梯式停車庫可在地面上設(shè)置、半地下設(shè)置或地下設(shè)置，如停車泊位需求較大時，此種車庫又可橫向或縱向拼接。與前兩種車庫相比，土地利用率不高，而且高架倉儲式車庫如果采用全智能方式則造價比較高。電梯升降式停車庫中車輛的存取方式又有以下幾種：左右兩側(cè)存取方式、扇形存取方式、圓周存取方式等。不過扇形存取方式的存取機(jī)構(gòu)復(fù)雜。電梯的提升電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和控制柜放在一層。叉梳式存取車方式對電梯的平層精度要求比較高，需要另加擋油板。根據(jù)移動叉梳的不同，叉梳式存取方式又有兩種：一種是停車位叉梳作橫向移動，而升降吊籠中的叉梳不作橫向移動。通過上面的分析，決定采用后一種叉梳式存取方式?？紤]到既然旋轉(zhuǎn)臺是必須有的，為了減小車庫井道的寬度和降低橫移機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，把旋轉(zhuǎn)臺安裝在升降吊籠上，移動叉梳安裝在旋轉(zhuǎn)臺上，它們之間通過軌道連接。 立體車庫主體建筑結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計立體車庫主體建筑結(jié)構(gòu)有全鋼框架和鋼筋混凝土框架之分。第三章 固定叉梳的優(yōu)化設(shè)計在立體車庫中要完成的主要任務(wù)就是如何在最短的時間內(nèi)安全地完成車輛的存取，而立體車庫中升降電梯的速度已定，因此設(shè)計一套合理而安全的存取機(jī)構(gòu)和一套旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將成為本車庫設(shè)計的重要任務(wù)。由于在叉梳相錯運(yùn)動的存取車過程中，橫移叉梳中間小于最小汽車輪距部分用不到，因此不需要布置梳叉，用一塊或幾塊花紋鋼板蓋住，花紋鋼板就放在圖中蓋板橫梁3上。1．橫移導(dǎo)軌 停車位的固定叉梳的結(jié)構(gòu)與橫移叉梳正好相反，橫移叉梳的梳叉部分固定又梳就是空格，橫移叉梳的空格部分固定叉梳就是梳叉，而且橫移叉梳中間蓋花紋鋼板的部分固定叉梳是一個完全的大空格。 橫移叉梳的高度是120mm，而固定叉梳的高度是80mm，它們的高度差是40mm，具體的存取車動作過程如下： 存車時，橫移叉梳的上平面升到比固定叉梳的上平面高40mm的高度，使汽車輪胎在橫移時不與固定叉梳發(fā)生干涉，然后橫移叉梳作橫向平移：橫移到位后，橫移叉梳連同吊籠一起下降80mm，把汽車放在固定叉梳上，同時使橫移叉梳避開汽車輪胎，然后橫移叉梳橫向移動到吊籠內(nèi)。合理的優(yōu)化設(shè)計一方面可以節(jié)約材料，另一方面又可以減輕車庫整體骨架結(jié)構(gòu)的載荷。假設(shè)所選用材料的密度為p，則目標(biāo)函數(shù)為：約束條件為：最大彎矩約為彎曲強(qiáng)度校核公式為，式中因此，彎曲強(qiáng)度所決定的約束條件為：，最大撓度，即，式中。 立體停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計立體停車庫鋼結(jié)構(gòu)承載框架(見圖8)與外表裝飾材料構(gòu)成停車庫主體。頂部用來安裝滑輪組并留有檢修滑輪組及其他設(shè)備的空間，因此高度最小。 立體停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架的模型化整個停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架的實際問題非常復(fù)雜，要建立它受力情況的基本方程很難，甚至就是不可能。停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架主要由一些型鋼通過螺栓連接或焊接而成，對它進(jìn)行單元劃分時比較容易，通常以連接點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)。桿單元為單向拉壓單元，每個節(jié)點(diǎn)有3個移動自由度。 鋼結(jié)構(gòu)骨架的受力情況鋼結(jié)構(gòu)受力主要包括：鋼結(jié)構(gòu)本身自重，結(jié)構(gòu)架上各停車位的車輛及固定叉梳重量，提升系統(tǒng)制動所產(chǎn)生的慣性力，驅(qū)動裝置的重力，頂部梁架所受滑輪組和配重的重力，整體結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)力、地震載荷以及由于外界環(huán)境溫度變化而引起的溫度應(yīng)力等，它們以集中或均布方式作用。(3)整體結(jié)構(gòu)無初始變形和缺陷：(4)按可能是最危險的x， y以及對角線方向3種工況計算風(fēng)載荷：(5)地震載荷按與風(fēng)載作用方向一致的工況進(jìn)行計算。4種工況分別在鋼結(jié)構(gòu)骨架后輪放置一側(cè)立柱與基礎(chǔ)連接點(diǎn)處產(chǎn)生最大拉應(yīng)力，其中非對稱載荷工況拉應(yīng)力最大，并且其絕對值大于對稱滿載荷工況的最大拉應(yīng)力。 鋼結(jié)構(gòu)骨架的變形分析根據(jù)計算，在工況1的情況下，車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架的變形很小。該層前、后橫梁中部y向位移較大，梁向內(nèi)側(cè)變形。工況x向位移最大值節(jié)點(diǎn)y向位移最大值節(jié)點(diǎn)z向位移最大值節(jié)點(diǎn)總位移最大值節(jié)點(diǎn)113695146146211695146146313695146146413695146146表3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型的建立停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架結(jié)構(gòu)由眾多構(gòu)件組成，為簡化計算和減小構(gòu)件尺寸規(guī)格，將結(jié)構(gòu)分為7組單元，其中梁單元5組，桿單元2組，同一組單元截面積相等。懲罰因子的初值按外點(diǎn)法選取，以后的迭代計算按下式遞增式中 一 懲罰因子遞增系數(shù)，取，拉格朗日乘子的初值，以后的迭代公式為 優(yōu)化結(jié)果及分析對20車位機(jī)械式立體停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。從表1可以看出，應(yīng)用增廣乘子法得到的優(yōu)化設(shè)計方案較原方案有很大改進(jìn)，可使結(jié)構(gòu)重量降低30%左右。使用增廣乘子法對固定叉梳進(jìn)行優(yōu)化以后， 叉梳在滿足功能要求的前提下，進(jìn)一步降低了重量。致 謝光陰似箭，四年的大學(xué)生活就要結(jié)束了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和踏實的態(tài)度使我深受感動。XXX同學(xué)，在確定停車位結(jié)構(gòu)的時候給我提出了很多寶貴意見。沒有導(dǎo)師的悉心的指導(dǎo)，沒有同學(xué)們的熱情幫助，本論文不能順利完成，讓我再說一聲，謝謝!感謝所有幫助過我的人!參考文獻(xiàn)(References)[1] (美) ．馬利克、鐘書毅、高志剛、陳雷譯．C++編程－從問題分析到程序設(shè)計[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2003 [2] 孫靖民．機(jī)械優(yōu)化設(shè)計[M]．第二版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[3] 高健．機(jī)械優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)[M]．北京：科學(xué)出版社，2000[4] 姚庭寶，陸勤．C語言及編程技巧[M]．長沙：國防科技大學(xué)出版社，2001[5] 夏頌祺，丁伯民．鋼架[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社工業(yè)裝備與信息工程出版中心，2004[6] 東南大學(xué)土木工程系．彈性力學(xué)問題的有限單元法及程序．2005上海遠(yuǎn)急機(jī)電設(shè)備制造有限公司： 聯(lián)系電話：18655562278