机械优化设计研究生课程教学大纲2013级

1、现代机械优化设计课程教学大纲一、课程名称现代机械优化设计二、学时、学分32学时，2学分三、预修课程机械原理，机械设计，线性代数，工程力学四、面向对象动力工程专业研究生五、教学目的与要求（1）了解和基本掌握机械优化设计的基本知识 （2）扩大视野，并初步具有应用机械优化设计的基本理论和基本方法解决简单工程实际问题的素质（3）能够将优化设计方法结合自己的研究课题，解决课题中的优化设计问题。六、教学内容、学时分配及其基本要求（一）教学内容1绪论课程的性质、优化的含义、优化方法的发展与应用、机械优化设计的内容及目的、机械优化设计的一般过程2 机械优化优化设计的基本术语和数学模型及基本方法 机械设计优化问

2、题示例、机械优化设计的基本概念和基本术语、优化设计的数学模型、优化问题的几何描述、优化设计的基本方法3 优化方法的数学基础函数的二次型与矩阵的正定、函数的梯度与二阶导数矩阵、函数的近似表达式、无约束目标函数的极值点存在条件、函数的凸性与凸函数、目标函数的约束极值问题4 一维优化方法 一维优化的基本思想、初始搜索区间的确定、黄金分割法、二次插值法5 无约束优化方法 坐标轮换法、鲍威尔（Powell）法、梯度法、牛顿法、DFP变尺度法6 约束优化方法 直接法的基本思想及其特点、复合形法、间接法的基本思想及其特点、内点法、外点法、混合罚函数法7 机械优化设计实例齿轮传动或平面连杆机构（或其它方面的）

3、优化设计举例（二）教学基本要求1、绪论（1）明确本课程的研究对象、内容、性质、任务（2）明确优化的含义、机械优化设计的内容及目的（3）了解机械忧化设计的一般过程（步骤）2、机械优化优化设计的基本术语和数学模型及基本方法（1）熟悉设计变量、目标函数、设计约束的含义、了解优化设计的数学模型的规格化形式（2）掌握可行域与非可行域、等值线（面）的概念及在优化方法中的重要意义（3） 明确优化设计的基本方法 “数值迭代法”及优化原理的实质 3、优化方法的数学基础（1）了解矩阵正定、函数凸性与凸函数、适时约束的概念与判别法（2）掌握无约束优化问题极值存在的条件，熟悉函数的梯度、海森矩阵、泰勒展开式的意义（3

4、） 了解约束优化问题极值存在的条件，明确“库恩塔克”条件的意义4、 一维优化方法（1）明确一维搜索的思想、掌握初始区间确定的进退法（2）熟练掌握黄金分割法和二次插值法5、无约束优化方法（1）明确直接法的求优思想，掌握坐标轮换法、鲍威尔（Powell）法（2）明确间接法的求优思想，了解梯度法、牛顿法、DFP变尺度法6、约束优化方法（1）明确直接解法的求优思想，掌握复合形法（2）明确间接解法的求优思想，掌握内点法7、机械优化设计实例通过实例分析，进一步明确并掌握机械优化设计的一般过程三 学时分配学时分配表序号内 容讲授学时1绪论12机械优化优化设计的基本术语和数学模型及基本方法13优化方法的数学基础44一维优化方法25无约束优化方法106约束优化方法107机械优化设计实例4七、教材与主要参考书孙靖民，机械优化设计，北京：机械工业出版社，1996陈立周，机械优化设计方法，北京：冶金工业出版社，1997机械优化设计基础 高健编 科学