机械优化设计实验报告

《机械优化设计》实验报告

班级： 姓名： 学号：

时间：2012-11-7

机械优化设计

一、 实验目的

机械优化设计方法在现代设计方法中占有重要地位，且实践性较强。学生通过

上机计算达到以下目的：

1、加深对常用机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解，在掌握原理的基础上熟练运用此方法解决问题。

2、学会利用计算机语言编写程序来辅助解决数学问题； 3、培养学生独立编制、调试计算机程序的能力。

4、培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力，力求达到理论与实践的相统一。

5、编写规范的实验报告。

二、 黄金分割法程序考核题

minF(x)?x2?10x?36

三、 优化方法的基本原理简述：

黄金分割律是公元前六世纪，希腊的大数学家毕达哥拉斯发现的：如果把一条线段分成两部分，长段和短段的长度之比是1:0.618，整条线段和长段的比也是1:0.618时，才是和黄金一样最完美的分割，进行分割的这个点就叫黄金分割点。

黄金分割法适用于[a,b]区间上的任何单谷函数求极小值问题。对函数除要求“单谷”外不作其他要求，甚至可以不连续。因此，这种方法的适应面相当广。

黄金分割法也是建立在区间消去法原理基础上的试探方法。

在搜索

《机械优化设计》实验报告

班级： 姓名： 学号：

时间：2012-11-7

机械优化设计

一、 实验目的

机械优化设计方法在现代设计方法中占有重要地位，且实践性较强。学生通过

上机计算达到以下目的：

1、加深对常用机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解，在掌握原理的基础上熟练运用此方法解决问题。

2、学会利用计算机语言编写程序来辅助解决数学问题； 3、培养学生独立编制、调试计算机程序的能力。

4、培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力，力求达到理论与实践的相统一。

5、编写规范的实验报告。

二、 黄金分割法程序考核题

minF(x)?x2?10x?36

三、 优化方法的基本原理简述：

黄金分割律是公元前六世纪，希腊的大数学家毕达哥拉斯发现的：如果把一条线段分成两部分，长段和短段的长度之比是1:0.618，整条线段和长段的比也是1:0.618时，才是和黄金一样最完美的分割，进行分割的这个点就叫黄金分割点。

黄金分割法适用于[a,b]区间上的任何单谷函数求极小值问题。对函数除要求“单谷”外不作其他要求，甚至可以不连续。因此，这种方法的适应面相当广。

黄金分割法也是建立在区间消去法原理基础上的试探方法。

在搜索

实验名称：

机械优化设计计算机实习

实验学生：机械设计班 ， 日期：2014-4-13 一、实验目的

1． 加深对机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解。 2． 培养学生独立编制计算机程序的能力。 3． 掌握常用优化方法程序的使用方法。

4． 培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力。 二、实验内容

上机通过matlab软件解决相关程序设计例题。 三、实验步骤

（1） 一维搜索问题

数学模型：

min f(x) x1

实现函数fminbnd，

调用格式1：x=fminbnd(FUN,x1,x2)

调用格式2：[x,xfval]=fminbnd(FUN,x1,x2)

例题1.1：如图，有一块边长为6m的正方形铝板，四角截去相等的边长为x的方块并折转，造一个无盖的箱子，问如何截法（x取何值）才能获得最大容器的箱子，只写出这一优化问题的数学模型。用matlab软件的优化工具箱求解。

解：根据题意，该无盖箱子的长和宽均为6-2x，高为x，取设计变量x 根据长方体容积表达式，得： 建立约束优化问题数学模型得

minf?x???x(6?2x)2

s.tg1?x?3?0

g2??x?0

实验一 机械零件认识实验

一、实验目的

机械零件现场教学是“机械设计”课程教学中的重要实践环节，通过现场观察现场陈列的各种典型的机械零件、部件，结合文字注释，并参照教科书有关内容，通过讨论，回答填空、思考题的过程，达到增加对课程研究对象的感性认识，加深对研究问题的理解的目的，为学好“机械设计”课程打下良好的基础。

二、认知实验内容

在机械零件陈列室内，共陈列了十四柜（约450件）典型的机械零件、部件以及二十几台各种减速器，几乎包括了“机械设计”课程研究的全部内容，它实际上是一部直观的实物教材，陈列内容有：

1、 标准紧固件：各种螺栓、螺钉、螺母、垫圈、销钉、柳钉等共87种。

2、 联接：各种平键、半圆键、花键、推销、过盈配合以及键联接方式、花键联接方式、

无键联接方式以及带的受力分析图等。

3、 带传动：陈列出带了传动的类型、常见带的类型、带轮的结构、带的张紧方式以及

带的受力分析图等。

4、 键传动：陈列出了链传动的类型、链传动的运动特性分析图、链轮的结构、链传动

的张紧方式等。

5、 蜗轮蜗杆传动：陈列出了蜗杆传动的类型、蜗杆的结构和蜗轮的结构等。 6、 齿轮传动：陈列出了齿轮传动的基本类型、齿轮的结构和齿轮的失效形式及受力分

析等。

7、 轴的

一、 目的与要求

1、根据给定的实验内容、设备及条件，通过实验，达到开发、培养、提高学生的动手能力，了解、掌握机械运动的一般规律以及现代测试原理和方法，增强创新意识与工程实践能力。实现预期实验目的。

2、根据实验项目要求，进行有关“带传动”、“链传动”、“齿轮传动”、“蜗杆传动”及“综合机械传动”等实验方案的创意设计、实验装置的设计、搭接、组装及调试、实验测试方法的选择、实际操作规程的制订、实验数据测试、实验结果分析及绘制实验装置的结构简图。

二、提供设备如下

1、动力装置

⑴普通电机 Y90L—4—1.5

额定功率 1.5Kw 满载转速 1420r/min

⑵变频交流电机

额定功率 1.5kW 转速 1～6000r/min

2、测试装置

⑴转速转矩测量仪 额定转矩 50N·m

转速范围 0～6000r/min

⑵机械效率仪

3、传动装置

⑴圆柱齿轮减速噐

减速比 1:1.5，齿数Z1 =32，Z2 = 48 ，

‘螺旋角β=8。4‘9‘，中心距a=100mm

法面模数mn =2.5;

⑵蜗杆减速器

蜗杆类型 ZA，轴向模数 m=3.250，,蜗杆头数 Z1 =4，

蜗杆齿数Z2 =30， 减速比1:1.7，中心距a=63mm；

⑶V型带传动件

《机械设计基础》课

实 验 报 告

实验名称： 机械设计基础（下）实验 学科专业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验时间： 年 月 日 实验成绩：

南 京 理 工 大 学

目 录

实验一 三角胶带传动实验报告 .................................................................. 1 实验二 流体动压滑动轴承实验报告 .......................................................... 8 实验三 机械传动综合性能测试实验 .......................................................... 12

实验一 三角胶带传动实验报告

一、 实验目的

《机械设计基础》课

实 验 报 告

实验名称： 机械设计基础（下）实验 学科专业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验时间： 年 月 日 实验成绩：

南 京 理 工 大 学

目 录

实验一 三角胶带传动实验报告 .................................................................. 1 实验二 流体动压滑动轴承实验报告 .......................................................... 8 实验三 机械传动综合性能测试实验 .......................................................... 12

实验一 三角胶带传动实验报告

一、 实验目的

《最优化方法及其应用》 课 程 实 验 报 告

项目名称： 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 完成日期：

一、 实验内容

项目一 一维搜索算法（一）

最优化方法课程实验 许庆平 3111008162 杨理平 2013年12月30 [实验目的]

编写加步探索法、对分法、Newton法的程序。 [实验学时] 2学时 [实验准备]

1．掌握一维收搜索中搜索区间的加步探索法的思想及迭代步骤； 2．掌握对分法的思想及迭代步骤；

3．掌握Newton法的思想及迭代步骤。 [实验内容及步骤]

编程解决以下问题：

1．用加步探索法确定一维最优化问题

min?(t)?t3?2t?1t?0

的搜索区间，要求选取t0?0,h0?1,??2．

2．用对分法求解

min?(t)?t(t?2)，

已知初始单谷区间[a,b]?[?3,5]，要求按精度??0.3，??0.001分别计算．

3．用Newton法求解

min?(t)?t3?2t?1，

已知初始单谷区间[a,b]?[0,1]，要求精度??0.01．

项目二 一维搜索算法（二）

[实验目的]

编写黄金分割法、抛物线插值法的程序。 [实验学时]

2学时 [实验准备]

1．掌握黄金分割法的思想及迭

《机械设计A实验》报告 实验指导教师： 刘卓娅 姓名： 学号 总评成绩： 吉林大学珠海学院

前言

一、 实验课目的

本课程实验课目的在于：验证、巩固和加深课堂讲授的基本理论，加强理论联系实际及独立工作能力的培养；掌握一些最基本的机械实验方法、测量技能及用实验法来测定一些机械参数的能力；以及培养学生踏实细致、严肃认真的科学作风。因此，实验课是一个不可缺少的重要环节，每个学生必须认真对待，在课前进行预习，在课后分析试验结果，写成正规的实验报告。实验课为评定学生成绩的一部分。

二、 实验前的准备工作

为了保证实验顺利进行，要求在实验前做好准备工作，教师在实验前要进行检查和提问，如发现有不合格者，提出批评，甚至停止实验的进行，实验准备工作包括下列几方面内容：

1.预习好实验指导书：明确实验的目的及要求；搞懂实验的原理；了解实验进行的步骤及主要事项，做到心中有底。

2.准备好实验指导书中规定自带的工具、纸张。

3.准备好实验数据记录表格。表格应记录些什么数

机械优化设计黄金分割法实验报告

1、黄金分割法基本思路：

黄金分割法适用于[a，b]区间上的任何单股函数求极小值问题，对函数除要求“单谷”外不做其他要求，甚至可以不连续。因此，这种方法的适应面非常广。黄金分割法也是建立在区间消去法原理基础上的试探方法，即在搜索区间[a，b]内适当插入两点a1，a2，并计算其函数值。a1，a2将区间分成三段，应用函数的单谷性质，通过函数值大小的比较，删去其中一段，是搜索区间得以缩小。然后再在保留下来的区间上作同样的处理，如此迭代下去，是搜索区间无限缩小，从而得到极小点的数值近似解。

2 黄金分割法的基本原理

一维搜索是解函数极小值的方法之一，其解法思想为沿某一已知方向求目标函数的极小值点。一维搜索的解法很多，这里主要采用黄金分割法（0.618法）。该方法用不变的区间缩短率0.618代替斐波那契法每次不同的缩短率，从而可以看成是斐波那契法的近似，实现起来比较容易，也易于人们所接受。

1

黄金分割法是用于一元函数f(x)在给定初始区间[a,b]内搜索极小点α*的一种方法。它是优化计算中的经典算法，以算法简单、收敛速度均匀、效果较好而著称，是许多优化算法的基础，但它只适用于一维区间上的凸函数[6]，即只在单峰