【正文】 所以機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究必須與工程實(shí)踐、數(shù)學(xué)、力學(xué)理論、計(jì)算機(jī)緊密聯(lián)系起來，才能具有更廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)給機(jī)械工程界帶來了巨大經(jīng)濟(jì)效益，隨著技術(shù)更新和產(chǎn)品競爭的加劇，優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展前景非常的廣闊。近年來，隨著數(shù)學(xué)規(guī)劃理論的不斷發(fā)展和工作站計(jì)算能力的不斷挖掘，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和手段都有非常大的突破。因此，離合器蓋的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于其結(jié)構(gòu)形狀的尺寸選擇。設(shè)計(jì)時要求質(zhì)量小、剛度好，便于通風(fēng)散熱，且相對于飛輪軸線必須有良好的對中以保持離合器的平衡為了減輕重量和增強(qiáng)剛度，小轎車和一般載貨汽車的離合器蓋常選用低碳鋼板沖壓成帶有 加強(qiáng)筋和卷邊的復(fù)雜形狀。 離合器蓋結(jié)構(gòu)形狀的最優(yōu)化設(shè)計(jì) 離合器蓋與飛輪固定在一起，通過它傳遞發(fā)動機(jī)的部分扭矩。作為一種具有彈力的機(jī)械元件，廣泛用于各種機(jī)械裝置及機(jī)構(gòu)中。因此，汽車變速器的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，常常在保證零件的強(qiáng)度、剛度、使用壽命等條件下，以使變速器齒輪及軸系的質(zhì)量最小作為追求的目標(biāo)，建立目標(biāo)函數(shù)。 四、機(jī)械優(yōu)化應(yīng)用實(shí)例與產(chǎn)品開發(fā) 汽車變速器的最優(yōu)化設(shè)計(jì) 減小體積和質(zhì)量，提高傳扭能力，是當(dāng)前汽車變速器強(qiáng)化設(shè)計(jì)的主要目的，是設(shè)計(jì)師們追求的目標(biāo)。它是在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上結(jié)合各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法而出現(xiàn)的一種更科學(xué)的設(shè)計(jì)方法 ,可使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)到更高的水平。此外 ,還需深入分析優(yōu)化模型的約束條件、約束函數(shù)、設(shè)計(jì)變量以及目標(biāo)函數(shù) ,根據(jù)復(fù)雜性、準(zhǔn)確性等條件對它們進(jìn)行正確地選取和建立。 除了上述 4 個基本原則外 ,選擇恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法還需要個人的經(jīng)驗(yàn) ,這樣可以運(yùn)用一些技巧 ,簡便解題程序和步驟。 (4)穩(wěn)定性要好。 (3)采用成熟的計(jì)算程序。 (2)可靠性要高。以下列舉了 4個選擇優(yōu)化方法的基本原則 : (1)效率要高。有的優(yōu)化方法效果較好 ,有的則較差 ,甚至?xí)?dǎo)致錯誤的結(jié)果。 20世紀(jì) 80年代后 ,一些新穎的優(yōu)化方法逐漸出現(xiàn) ,如模擬退火、混沌、進(jìn)化規(guī)劃、遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、禁 忌搜索等 ,這些算法通過模擬自然現(xiàn)象或者自然規(guī)律得出一些結(jié)論 ,逐漸形成了其具有鮮明特色的優(yōu)化方法 ,其內(nèi)容涉及生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、人工智能、統(tǒng)計(jì)力學(xué)等。它的相關(guān)理論并不復(fù)雜 ,計(jì)算過程也很簡單 ,但計(jì)算量非常大 ,而這正是計(jì)算機(jī)所擅長的工作 ,因此計(jì)算機(jī)成了解決數(shù)值優(yōu)化方法的重要工具。 20世紀(jì) 50年代末 ,數(shù)學(xué)規(guī)劃方法成為了優(yōu)化設(shè)計(jì)中求優(yōu)方法的理論基礎(chǔ)。 20世紀(jì) 50年代以前 ,古典的微分法和變分法是解決最優(yōu)化問題的最主要的兩種數(shù)學(xué)方法。 總之，在進(jìn)行機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)時，建立模型一定要根據(jù)實(shí)際情況而建立，考慮周全實(shí)際影響因素，將每個因素考慮在內(nèi)而建立模型，然后利用誤差更 小化的計(jì)算方法來求解，越接近實(shí)際情況優(yōu)化就越合理，最終實(shí)現(xiàn)誤差為零的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。如有錯誤，可嘗試改變初始點(diǎn)甚至重新選擇優(yōu)化方法重新進(jìn)行計(jì)算。若約束函數(shù)值全部不接近于零。利用目標(biāo)函數(shù)值的幾組中間輸出數(shù)據(jù)作曲線或列表，可查看其最優(yōu)化過程進(jìn)行的是否正常。將它與原始方案的目標(biāo)函數(shù)值作比較，可以看出優(yōu)化設(shè)計(jì)比原設(shè)計(jì)方案改進(jìn)的效果。由于工程問題的復(fù)雜性，在優(yōu)化求解后，還必須依據(jù)初始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真對比、分析，以查明優(yōu)化計(jì)算過程是否正常和最終結(jié)果是否具有合理性和可行性。 （ 3）、數(shù)學(xué)模型的尺度變換 數(shù)學(xué)模 型的尺度變換就是通過放大和縮小某些坐標(biāo)的比例尺，從而改善數(shù)學(xué)模型的性態(tài)使之易于求解的技巧，多數(shù)情況下，數(shù)學(xué)模型經(jīng)過尺度變化后，可以加速優(yōu)化計(jì)算的收斂，提高計(jì)算過程的穩(wěn)定性， （ 4）、數(shù)據(jù)表和線圖資料的使用 在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中，經(jīng)常需要使用以數(shù)據(jù)表、線圖等形式給出的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，不同的數(shù)據(jù)來源其特點(diǎn)也有所； （ 5）、優(yōu)化結(jié)果的分析與處理 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和其它的設(shè)計(jì)方法一樣，是一種解決復(fù)雜問題的工具，而不是解決問題的原則。不論是哪一類的約束條件，為了能定量處理，都必須是連，還可同時使用一個排煙道。從計(jì)算角度上講，性態(tài)約束的檢驗(yàn)相對容易處理，因此可利用目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)約束相互置換的特點(diǎn)，根據(jù)具體問題的具體要求，更加靈活地處理和利用。 （ 2）、約束條件的確定 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程通常對設(shè)計(jì)變量有各種限制，這些限制用函數(shù)的形式反映在模型中，就稱為設(shè)計(jì)變量的約束條件，或簡稱為設(shè)計(jì)約束。計(jì)算機(jī)等輔助設(shè)備性能的提高、科技與市場的雙重驅(qū)動，使得優(yōu)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用得到了長足發(fā)展，遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粒子群法等智能優(yōu)化方法也在優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到了成功應(yīng)用。國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者和科研人員對優(yōu)化設(shè)計(jì)理論方法及其應(yīng)用研究十分重視，并開展了大量工作，其基本理論和求解手段已逐漸成熟。 To optimize the application 一、械優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論 優(yōu)化設(shè)計(jì)是 20 世紀(jì) 60 年代隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的一門新學(xué)科，是構(gòu)成和推進(jìn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生與發(fā)展的重要內(nèi)容。 Optimization method。 關(guān)鍵詞 ：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；數(shù)學(xué)模型；優(yōu)化應(yīng)用。 東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)業(yè)論文 姓名：翟嘉誠 學(xué)號： A07110068 班級：機(jī)械 1207 摘 要 ：機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是一門綜合性的學(xué)科，非常有發(fā)力的研究方向，是解決復(fù)雜設(shè)計(jì) 問題的一種有效工具。 我之所以選擇寫這篇論文，其目的是要提醒人們加快我國汽車綜合性能檢測技術(shù)的發(fā)展。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，汽車檢測技術(shù)也飛速發(fā)展。在汽車發(fā)展的早期，人們主要是通過有經(jīng)驗(yàn)的維修人員發(fā)現(xiàn)汽車的故障并 作有針對性的修理。但與世界先進(jìn)水平相比，還有一定距離。我國汽車綜合性能檢測經(jīng)歷了從無到有，從小到大；從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)檢測設(shè)備，到自主研究開發(fā)推廣應(yīng)用；從單一性能檢測到綜合檢測，取得了很大的進(jìn)步。采用隨車計(jì)算機(jī)及連續(xù)不斷進(jìn)行檢測的指示儀表 ,對汽車的轉(zhuǎn)軸、軸承、齒輪、潤滑油、排放、油耗、振動等進(jìn)行有效的監(jiān)測 ,對汽車的漸發(fā)性故障進(jìn)行有效的預(yù)報(bào)。其次是缺少必要的結(jié)構(gòu)參數(shù)和輸出過程參數(shù)的變化規(guī)律資料。但到目前為止 ,整車故障的預(yù)測實(shí)際上還沒有真正解決。 (4)逐步實(shí)現(xiàn)汽車故障的預(yù)測 實(shí)現(xiàn)汽車故障的預(yù)測是今后汽車檢測與故障診斷技術(shù)發(fā)展的一個重要課題。要求各子系統(tǒng)模塊提高智能化的程度 ,具有相應(yīng)的在線自診斷功能 ,由專用的診斷模塊對各子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控 ,提供故障信息和故障發(fā)生的部位。人們從網(wǎng)上可很方便地與世界上很多汽車公司、廠家聯(lián)絡(luò) ,獲得汽車故障診斷信息 ,而且隨時可以得到具有高水平的 “ 故障診斷專家系統(tǒng) ” 的指導(dǎo) ,遠(yuǎn)在千里之外的專家能像在現(xiàn)場一樣 ,逐步地指導(dǎo)檢修人員診斷和排除故障。 (3)盡快實(shí)現(xiàn)汽車診斷網(wǎng)絡(luò)化 隨著計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及 ,汽車檢測與故障診斷應(yīng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。 增強(qiáng)隨車診斷系統(tǒng)對汽車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視功能 ,采用大容量的存儲器 ,使隨車診斷裝置能隨時監(jiān)測并實(shí)時記錄車輛的運(yùn)行狀態(tài) (各種傳感器及執(zhí)行器的工作狀態(tài) ),記錄故障發(fā)生前后的各種運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值 ,存儲汽車行駛狀態(tài)下的故障信息 ,以便維修時用于分析故障發(fā)生的原因。 目前的診斷設(shè)備還只能診斷汽車的部分性能和故障 ,對某些總成如離合器、變速器、差速器等的故障診斷還缺乏方便、實(shí)用的診斷設(shè)備 ,仍然以人工經(jīng)驗(yàn)法為主。如四輪定位檢測系統(tǒng)、電噴發(fā)動機(jī)綜合檢測儀等還主要依靠進(jìn)口。 （ 1） 提高汽車診斷設(shè)備的性能和智能化水平 目前國外的汽車檢測設(shè)備已大量應(yīng)用光、機(jī)、電一體化技術(shù) ,并采用計(jì)算機(jī)測控 ,有些檢測設(shè)備具有專家系統(tǒng)和智能化功能 ,能對汽車技術(shù)狀況進(jìn)行檢測 ,并能診斷出汽車故障發(fā)生的部位和原因 ,引 導(dǎo)維修人員迅速排除故障。 加強(qiáng)新技術(shù)的研究 應(yīng)加強(qiáng)新技術(shù)的研究 ,并利用科學(xué)技術(shù)的新成果 ,充實(shí)和發(fā)展汽車檢測與故障診斷技術(shù) ,將一些新技術(shù)用于汽車故障診斷 ,如 :專家系統(tǒng)的知識數(shù)據(jù)庫、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擾動分析模式識別技術(shù)及動態(tài)模型技術(shù)等。 （ 2） 制定營運(yùn)汽車技術(shù)狀況檢測評定細(xì)則 ,統(tǒng)一規(guī)范全國各地的檢測要求和操作技術(shù)。隨著檢測手段的完善 ,與硬件相配套的檢測技術(shù)軟件將進(jìn)一步完善。 各檢測站可根據(jù)自己的規(guī)模、經(jīng)濟(jì)成本等條件，合理地選擇計(jì)算機(jī)測控、管理方式。該系統(tǒng)包含了檢測登錄子系統(tǒng)、測控子系統(tǒng)、見空子系統(tǒng)、性能檢測子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)及其他輔助子系統(tǒng)等。 分級式一般采用二級分布方式、一級為測控工位控制，各工位分布有工位計(jì)算機(jī)來完成本工位的控制、數(shù)據(jù)采集處理和通訊等任務(wù)；二級具有排列檢測程序，全線調(diào)度、匯總綜合判定、打印結(jié)果和存貯管理數(shù)據(jù)庫等管理。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低。 計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)的控制方式一般有集中式、分級式等控制方式。軟件部分則有檢測程序、數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)庫、打印、存貯、檢索程序、設(shè)備標(biāo)定程序、檢測標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置及判定程序、系統(tǒng)自檢及著段程序等。它由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分由計(jì)算機(jī)和輔助設(shè)備組成，計(jì)算機(jī)又因使用不同可分為申報(bào)機(jī)、工位測控機(jī)、主控機(jī)等。計(jì)算 機(jī)應(yīng)用技術(shù)在全自動汽車 檢測站管理中的作用已是眾所周知的。 汽車綜合性能檢測站主要由一條至數(shù)條檢測線組成。它具有能在室內(nèi)檢測、診斷出車輛的 各種性能參數(shù)、查出可能出現(xiàn)故障的狀況，為全面、準(zhǔn)確評價(jià)汽車的使用性能和技術(shù)狀況提供可靠依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，利用信息高速公路將全國的汽車綜合性能檢測站聯(lián)成一個廣域網(wǎng)，使上級交通管理部門可以即時了解各地區(qū)車輛狀況。即使采用采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)的，也僅僅是一個站內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。故障機(jī)理的解析技術(shù)、診斷參數(shù)信息的傳感和識別技術(shù)、人工智能技術(shù)等 ,為智能化提供了理論和技術(shù)保障。 監(jiān)控和預(yù)測汽車技術(shù)狀況是汽車診斷技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。如四輪定位檢測系統(tǒng)，電噴發(fā)動機(jī)綜合檢測儀等等，還主要依靠進(jìn)口。 車外診斷方式向智能化方向發(fā)展 目前國外的汽車檢測設(shè)備已大量應(yīng)用光、機(jī)、電一體化技術(shù)，并采用計(jì)算機(jī)測控，有些檢測設(shè)備具有專家系統(tǒng)和智能化功能，能對汽車技術(shù)狀況進(jìn)行檢測，并能診斷出汽車故障發(fā)生的部位和原因，引導(dǎo)維修人員迅速排除故障。 隨車診斷技術(shù)將大大發(fā)展 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和控制技術(shù)日趨成熟 ,利用車載計(jì)算機(jī)對發(fā)動機(jī)、傳動系、制動、轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)的故障進(jìn)行自診斷 ,并以故障碼的方式予以存儲和顯示 ,極大地方便了用戶 ,提高了汽車的可靠性 ,是汽車檢測與診斷發(fā)展的一個方向。此外，畢竟還 有管理成本、質(zhì)量成本的問題，在市場競爭十分激烈的形勢下，這也是企業(yè)必然會認(rèn)真考慮的。歸納起來，有以下二個特點(diǎn)：（ 1）工序間（在線）檢測方案的多元化（見表 1）；（ 2）坐標(biāo)測量機(jī)配備的普及化。 今后我國應(yīng)重點(diǎn)開展下述汽車檢測技術(shù)基礎(chǔ)研究： （ 1）制定和完善汽車檢測項(xiàng)目的檢測方法和限值標(biāo)準(zhǔn)，如驅(qū)動輪輸出功率、底盤傳動系的功率損耗、滑行距離、加速時間和距離、發(fā)動機(jī)燃料消耗率、懸架性能、可靠性等； （ 2） 制定營運(yùn)汽車技術(shù)狀況檢測評定細(xì)則，統(tǒng)一規(guī)范全國各地的檢測要求和操作技術(shù)； （ 3） 制定用于綜合性能檢測站的大型檢測設(shè) 備的形式認(rèn)證規(guī)則，以保證綜合性能檢測站履行其職責(zé)。目前 ,我國的汽車檢測與診斷技術(shù)有如下發(fā)展趨勢 汽車檢測技術(shù)基礎(chǔ)規(guī)范化 我國檢測技術(shù)發(fā)展過程中，普遍重視硬件技術(shù)，忽略或是輕視了難度大、投入多、社會效益明顯的檢測方法、限值標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究。尤其是檢測設(shè)備的研制生產(chǎn)得到了快速發(fā)展 ,但與世界先進(jìn)水平相比 ,還有一定距離。從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)檢測設(shè)備 ,到自主研究開發(fā) 推廣應(yīng)用 。目前建成了 1000 多個汽車檢測站 ,可以說我國已基本形成了全國性的汽車檢測網(wǎng) ,汽車檢測與故障診斷技術(shù)已初具規(guī)模。自 1980 年交通部在大連建立第一個檢測站后 ,汽車檢測站作為檢測技術(shù)的象征在全國各地蓬勃發(fā)展。這些規(guī)章的出臺 ,促進(jìn)了汽車檢測站的建設(shè)與發(fā)展 ,汽車綜合性能檢測基本做到了有法可依。 202