现代机械优化设计方法

第1章绪论1

11机械优化设计的含义1

12优化设计与传统设计的比较2

13优化设计在CAD系统中的作用2

14机械优化设计发展概况3

15优化设计方法的工程应用领域4

16现代机械优化设计的发展趋势5第2章机械优化设计的基本概念和数学模型8

21优化问题的实例8

22机械优化设计的数学模型10

23优化问题分类和优化方法简介21

24优化的几何解释23第3章优化设计的基础理论26

31函数的泰勒（Taylor）表达式26

32二次型与正定矩阵28

33函数的等值面或线29

34函数的最速下降方向30

35凸函数34

36约束函数的性质36

37最优解与最优解条件37

38优化设计的数值解法与收敛准则44第4章一维优化方法48

41确定初始区间的进退法48

42黄金分割法（Golden Section Method）50

43牛顿法（Newton’s Method）53

44二次插值法（Quadratic Interpolation Method）54第5章无约束多维优化方法58

51梯度法（Gradient Method）58

52共轭梯度法62

53牛顿法69

54变尺度法(Variable Metric Method)72

55坐标轮换法（ Cyclic Coordinate Method）79

56单纯形法（Simplex Method）82

57鲍威尔法（Powell’s Method）88

58无约束优化方法的选用95第6章约束优化方法98

61约束随机方向搜索法99

62复合形法（Complex Method）102

63可行方向法107

64内点罚函数法（Interior Penalty Function Method）113

65外点罚函数法（Exterior Penalty Function Method）117

66混合罚函数法122第7章多目标优化设计方法127

71概述127

72统一目标函数法129

73主要目标函数法132

74功效系数法132

75权数的确定方法134

76优化计算实例137第8章机械模糊优化设计方法140

81概述140

82模糊优化设计的数学基础142

83模糊优化设计的基础性概念198

84对称模糊优化设计199

85非对称模糊优化设计208

86多目标模糊优化设计222第9章机械模糊优化设计实例233

91圆柱减振弹簧的模糊优化设计233

92装载机变速器的多目标模糊优化设计239

93考虑弹流润滑的齿轮传动多目标模糊优化设计253

94摆动活齿传动的多目标模糊可靠性优化设计255第10章遗传算法优化方法264

101概述264

102传统遗传算法266

103改进遗传算法280

104应用遗传算法进行机械优化设计281第11章MATLAB软件在优化设计中的应用287

111MATLAB系统简介287

112MATLAB基本使用方法288

113MATLAB优化工具箱293

114优化工具箱应用实例295参考文献301 2100433B

本书介绍现代机械优化设计的基础知识、优化方法和优化原理。全书共11章。第1章至第7章主要介绍机械优化设计的基本概念和常用优化方法，着重介绍最速下降法、牛顿法、共轭梯度法、鲍威尔法、复合形法、可行方向法和罚函数法等。第8章主要阐述机械模糊优化设计的原理和方法；第9章给出机械模糊优化设计的实例；第10章介绍遗传算法和基于遗传算法的机械优化设计方法；第11章介绍MATLAB软件在优化设计中的应用。 　本书可供机械工程领域的广大科技工作者、管理人员参考或自学。也可作为高等学校机械类专业高年级学生、研究生的教材或参考书。

本书作为机械工程专业的教学用书，亦可作为相近工科专业的教学参考书。在使用本教材时，各校可根据安排的教学时数和学生情况选用内容，对于40左右学时的，建议选用前六章内容，后面几章可以作为选讲的内容。此外，本书亦可供机 械工程技术人员、科研工作者和管理干部自学与参考。自学者在阅读本书前必须具备相应的数学知识、计算机计算技术和机械设计有关的基本知识。

本书试图把机械工程设计实践中应用的最优化技术和计算机技术结合起来融为一体，介绍有关机械优化设计的最主要的理论和方法，以及这门新兴技术科学现状与发展方面的一些知识。本书内容包括两大部分：第一部分是从第一章至第五章，主要讲述机械优化设计的基本概念、理论及目前常用的一些优化设计方法等；第二部分是从第六章至第九章，主要讲述机械优化设计中各种类型问题的一些处理方法及其经验，其中包括了当前机械优化设计理论与方法发展中的几个问题，如多目标优化设计方法、混合离散变量优化设计方法、优化设计结果的灵敏度分析等。

1 绪论

1.1 引言

1.2 设计过程

1.3 优化设计问题的一般分类及其工作方法

1.4 优化设计领域中的一些常见术语

1.5 机械优化设计的发展与趋势

2 优化设计的基本术语和数学模型

2.1 引言

2.2 优化设计的基本术语

2.3 优化设计的数学模型及其分类

2.4 优化设计模型的几何解释

2.5 稳健优化设计模型

2.6 优化计算方法概述

习题

3 优化设计的某些基本概念和理论

3.1 目标函数与约束函数的某些基本性质

3.2 约束函数的集合及其性质

3.3 优化设计问题的最优解及其最优性条件

3.4 优化设计问题的数值解法及收敛条件

习题

4 无约束优化计算方法

4.1 引言

4.2 单变量优化计算方法

4.3 多变量优化计算的非梯度方法

4.4 多变量优化计算的梯度方法

4.5 多变量无约束优化计算方法小结

习题

5 约束优化计算方法

5.1 引言

5.2 惩罚函数法

5.3 随机方向搜索法

5.4 复合形法

5.5 约束优化计算的其他方法概述

习题

6 现代优化计算方法

……

7 优化设计在工程实践的某些问题

8 多目标问题的优化设计方法

9 离散问题优化设计方法

10 随机问题优倾设计方法

11 模糊问题优化设计方法

参考文献