《机械优化设计》课程实践报告（合集5篇）

第一篇：《机械优化设计》课程实践报告

（课程实践报告封面模版）

合肥工业大学

《机械优化设计》课程实践

研究报告

班 级： 机设10-04 学 号： 20100495 姓 名： 李健 授课老师： 王卫荣 日 期： 2012年 月 日

目录

一主要内容

1、一维搜索程序作业

A.λ = 0.618的证明..........................................1 B.编写用0.618法求函数极小值的程序..........................2

2、单位矩阵程序作业............................................4

3、其他工程优化问题..................................9 4连杆机构问题.....................................12

二实践心得体会...............................15

一: 主要内容

1.一维搜索程序作业：

A.λ = 0.618的证明(y2 > y1)证明：0.618法要求插入点α

1、α2 的位置相对于区间 [a，b] 两端点具有对称性，即

已知 a1=a2 , 要求α1=α2 由于α1=b-λ(b-a)α2=a+λ(b-a)12 若使α1=α2111222211则有：b-λ(b-a)=a+λ(b-a)= a1+λ(b-a)121因此: b-a1=(λ+λ)(b-a1)1

2(b-a1)(λ+λ-1)=0 1因为: b= a1 2所以: λ+λ-1=0 则有: 取方程正数解得

1若保留下来的区间为 [α1，b]，根据插入点的对称性，也能推得同样的λ的值。其0.618法的程序框图如下:

B.编写用0.618法求函数极小值的程序 例：（1）a=0，b=2π，f（x）=cox（x）（2）a=0，b=10，f（x）=（x-2）+3（1）

#include #include void main(void){

int i;float a1,a2,aa,y1,y2,ymin,e;float a=0,b=2*3.14159,n=0.618;a1=b-n*(b-a);a2=a+n*(b-a);print(“输入精度：”)； scanf（“%f”,&e）;for(i=0;i=10000;i=i++){

y1=cos(a1);y2=cos(a2);if(y1

a=a1;a1=a2;a2=a+n*(b-a);} If(y1

b=a2;a2=a1;a1=b-n*(b-a);} if(fabs(b-a)/b

(2)

#include #include void main(void){

int i;float a1,a2,aa,y1,y2,ymin,e;float a=0,b=10,n=0.618;a1=b-n*(b-a);a2=a+n*(b-a);print(“输入精度：”)； scanf（“%f”,&e）;for(i=0;i=10000;i=i++){

y1=（a1-2）*（a1-2）+3;y2=（a2-2）*（a2-2）+3;if(y1>=y2){

a=a1;a1=a2;a2=a+n*(b-a);} If(y1

b=a2;a2=a1;a1=b-n*(b-a);} if(fabs(b-a)/b

2.单位矩阵程序作业

编写生成单位矩阵的程序

程序文本

#include void main(void){ int a[100][100];

int N,i,j;printf(“请输入所要输出矩阵的阶数（最多100阶）:”);scanf(“%d”,&N);printf(“输出的矩阵阶数为%dn”,N);printf(“ N ”);/*****制作表头*****/

for(i=0;i

printf(“%3d”,i+1);printf(“n”);

for(i=0;i

printf(“---”);/*****分割线*****/

printf(“n”);

for(i=0;i<100;i++)/*****数组赋值*****/

for(j=0;j<100;j++)

{

if(i==j)

a[i][j]=1;

else

a[i][j]=0;

}

for(i=0;i

{

printf(“%2d:”,i+1);/*****纵列序号*****/

for(j=0;j

{

printf(“%3d”,a[i][j]);

} printf(“n”);} }

结果显示

从键盘输入9，显示9阶单位矩阵，结果如下

3.其他工程优化问题

有一箱形盖板，已知长度

L=600mm，宽度b=60mm，厚度ts=0.5mm 承受最大单位载荷

4q=60N/cm，设箱形盖板的材料为铝合金，其弹性模量E710MPa，泊松比0.3，许用弯曲应力70MPa，许用剪应力45MPa，要求在满足强度、刚度和稳定性条件下，设计重量最轻的结构方案。数学模型的建立：

1）设计变量：取结构的翼板厚度tf 和高度h为设计变量，即

tfx1x

hx2 2）目标函数：取结构的总重量最轻为目标函数，计算公式为

f(x)260t20.5h120x1x2 3)约束条件：

g1(x)[]max[]7g2(x)1x1x210max457g3(x)c1x13x210max45g4(x)1.5121x1x210fmax32111x2104g5(x)x10g6(x)x204）、根据目标函数和约束条件在Delphi程序坏境下编制程序如下：

5）、利用Delphi程序解决工程优化问题

使用复合形发寻找最优点在Delphi程序下输入所需参数值：

6）、根据目标函数和约束条件以及输入的参数值使用Delphi程序进行计算找到工程优化问题的优化极值：

连杆机构问题描述

图 3-1 机构简图

设计一曲柄连杆摇杆机构，要求曲柄l1从l1从m090时，摇杆l3的转角最佳再现已知的运动规律：E0围内变化。

3.12 数学模型的建立 2(0)2且l1=1，l4=5，0为极位角，其传动角允许在45135范3lxx1x2l2l3 设计变量：这里有两个独立参数l2和3。因此设计变量为

Tt目标函数：将输入角分成30等分，并用近似公式计算，可得目标函数的表达式

fxiEiii12i130

约束条件：

GX(1)=-X(1)0 GX(2)=-X(2)0 GX(3)=-(X(1)+X(2))+6.00 GX(4)=-(X(2)+4.0)+X(1)0 GX(5)=-(4.0+X(1))+X(2)0 GX(6)=-(1.4142*X(1)*X(2)-X(1)**2-X(2)**2)-16.00 GX(7)=-(X(1)**2+X(2)**2+1.4142*X(1)*X(2))+36.00

3.13 程序编制

procedure ffx;

var

p0,q0,T,PI,QE,D,AL,BT,QI:real;

K:integer;

test:string;begin

with form1.rand do

begin

NFX:=NFX+1;

p0:=arccos((sqr(1.0+X[1])-sqr(X[2])+25.0)/(10.0*(1.0+X[1])));

q0:=arccos((sqr(1.0+X[1])-sqr(X[2])-25.0)/(10.0*X[2]));

T:=90.0/30.0*(3.1415926/180.0);

FX:=0.0;

For K:=0 To 30 do;

begin

PI:=p0+K*T;

QE:=Q0+2.0*sqr(PI-p0)*2/(3.0*3.1415926);

D:=SQRT(26.0-10.0*COS(pI));

AL:=ArcCos((D*D+X[2]*X[2]-X[1]*X[1])/(2.0*D*X[2]));

BT:=arccos((D*D+24.0)/(10.0*D));IF((PI>=0.0)AND(PI<3.1415926))THEN

QI:=3.1415926-AL-BT ELSE

QI:=3.1415926-AL+BT;IF((K<>0)OR(K<>30))THEN

FX:=FX+sqr(QI-QE)*T ELSE FX:=FX+sqr(QI-QE)*T/2.0;

end;

end;end;procedure ggx;begin

with form1.rand do

begin

GX[1]:=-X[1];

GX[2]:=-X[2];GX[3]:=-(X[1]+X[2])+6.0;GX[4]:=-(X[2]+4.0)+X[1];GX[5]:=-(X[1]+4.0)+X[2];GX[6]:=-(1.4142*X[1]*X[2]-X[1]*X[1]-X[2]*X[2])-16.0;GX[7]:=-(X[1]*X[1]+X[2]*X[2]+1.4142*X[1]*X[2])+36.0;

end;end;3.14使用Delphi程序验证连杆机构问题 方法：随机方向法。Delphi程序的使用：

3.15验证结果显示

二:实践心得体会

总的看来,机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的,是一门崭新的学科。它是在现代机械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方法,它可使机械产品的设计质量达到更高的要求。因此,在加强现代机械设计理论研究的同时,还要进一步加强最优设计数学模型的研究,以便在近代数学、力学和物理学的新成就基础上,使其更能反映客观实际。同时机械优化设计的研究还必须与工程实践、数学力学理论、计算技术和电子计算机的应用等紧密联系起来,才能具有更广阔的发展前景。

作为21世纪的大学生，要使自己适应社会需求，首先在做任何事之前都应该有正确的态度看待问题，把这些想法作为促使自己进步的动力，再去学习课本知识，效果应该很不一样，有了想法就付诸行动，随着对课本内容的学习跟老师的讲解，发现并不是像自己在学期初想的那样困难，特别是在老师介绍了一些与机械优化设计相关的计算机语言和计算机软件后，真正体会到科学优化设计的强大跟简洁明了，与传统优化设计方法相比较，大大提高了设计效率和质量。作为机械专业的一名学生，本课程，掌握最优化问题的基本解决方法，从多个可能的方案中选出最合适的、能实现预定最优目标的最优方案有着很现实的意义，为今后的工程实际提供了良好的理论储备。在学完课程之后，反思自己在学习过程中的得失，深深体会到，不论在人生的哪个阶段，都要对自己负责，做任何事都要耐心，细致，“千里之行，始于足下”，学会在物欲横流的社会大潮中，坚持踏踏实实走好人生的每一步。

第二篇：《机械优化设计》课程实践报告.doc

《机械优化设计》课程实践

合肥工业大学 研究报告

班级：机设10-5 学号：20100523 姓名：吴亮宏 授课老师：王卫荣 日期：

2012年5月7日

一维搜索程序作业(0.618法)

a=2，b=6，d=0.00001 y=（x-4）*（x-4）-7 #include #include void main(){ float a,b,c=0.618,aa[3],y[3],d;scanf(“%f,%f,%f”,&a,&b,&d);aa[1]=b-c*(b-a);aa[2]=a+c*(b-a);

y[1]=(aa[1]-4)*(aa[1]-4)-7;

y[2]=(aa[2]-4)*(aa[2]-4)-7;

do{ if(y[1]>y[2])

{ a=aa[1];aa[1]=aa[2];y[1]=y[2];aa[2]=a+c*(b-a);

y[2]=(aa[2]-4)*(aa[2]-4)-7;

}

else

{ b=aa[2];aa[2]=aa[1];y[2]=y[1];aa[1]=b-c*(b-a);

y[1]=(aa[2]-4)*(aa[2]-4)-7;

}

}while(fabs((b-a)/b)>d);aa[0]=(a+b)/2;

y[0]=(aa[2]-4)*(aa[2]-4)-7;printf(“a*=%fn”,aa[0]);printf(“y=%fn”,y[0]);

}

2、单位矩阵程序作业

#include void main(){ inti,j,p ,n;printf(“please input a number”);

} scanf(“%d”,&n);for(i=0;i

{

if(i==j)p=1;else p=0;printf(“%2d”,p);if(j==n-1)printf(“n”);

}

3曲柄摇杆机构优化设计（约束随机法）

课本P241例8-5 1程序文本

procedure ffx;//目标函数 var

p0,q0,T,PI,QE,D,AL,BT,QI:real;

K:integer;test:string;begin with form1.hfgd do

begin

NFX:=NFX+1;

p0:=arccos((sqr(1.0+X[1])-sqr(X[2])+25.0)/(10.0*(1.0+X[1])));

//φ0

q0:=arccos((sqr(1.0+X[1])-sqr(X[2])-25.0)/(10.0*X[2]));

//ψ0

T:=90.0/30.0*(3.1415926/180.0);//90度分30等分

FX:=0.0;

For K:=0 To 30 do;

//30次循环计算 begin

PI:=p0+K*T;//φ曲柄转角

QE:=Q0+2.0*sqr(PI-p0)*2/(3.0*3.1415926);//理想输出角

D:=SQRT(26.0-10.0*COS(pI));

//辅助线长度

AL:=ArcCos((D*D+X[2]*X[2]-X[1]*X[1])/(2.0*D*X[2]));//α角

BT:=arccos((D*D+24.0)/(10.0*D));//β角 IF((PI>=0.0)AND(PI<3.1415926))//ψ(i)实际输出角 THEN

QI:=3.1415926-AL-BT ELSE

QI:=3.1415926-AL+BT;IF((K<>0)OR(K<>30))THEN

FX:=FX+sqr(QI-QE)*T //理想输出角与实际输出角曲线包围面积 ELSE FX:=FX+sqr(QI-QE)*T/2.0;end;end;end;procedure ggx;//约束函数 begin with form1.hfgd do

begin GX[1]:=-X[1];GX[2]:=-X[2];GX[3]:=-(X[1]+X[2])+6.0;//3,4,5为曲柄存在条件 GX[4]:=-(X[2]+4.0)+X[1];GX[5]:=-(X[1]+4.0)+X[2];GX[6]:=-(1.4142*X[1]*X[2]-X[1]*X[1]-X[2]*X[2])-16.0;//6,7为传动角条件

GX[7]:=-(X[1]*X[1]+X[2]*X[2]+1.4142*X[1]*X[2])+36.0;end;end;2输入截图

3结果

4工程实例

：制造一体积为200 m3长度不小于5m，不带上盖的箱盒，试确定箱盒的长x1，宽x2，高x3，使箱盒用料最省。（1）、设计变量的选择与目标函数的建立 设计变量为箱盒的长x1，宽x2，高x3 本设计要求箱盒用料最省，故以箱盒的表面积为目标函数 F（x）=x1x2+2(x2x3+x1x3)（2）、约束条件

根据体积要求----x1x2x3=200 根据体积要求----x1>5 x2>0

x3>0 g1（x）=-x1-5≤0 g2（x）=-x2≤0 g3（x）=-x3≤0 g4（x）=x1x2x3-200.001 g4（x）=199.999-x1x2x3

（3）、选择方法 约束随机法（4）、文本程序

procedure ffx;//目标函数 begin with form1.hfgd do

begin fx:= x[1]*x[2]+2*(x[2]*x[3]+x[1]*x[3]);end;end;procedure ggx;//约束函数 begin with form1.hfgd do

begin gx[1]:=-x[1]+5;gx[2]:=-x[2];gx[3]:=-x[3];gx[4]:=x[1]*x[2]*x[3]-200.0001;gx[5]:=199.9999-x[1]*x[2]*x[3];end;end;

{procedurehhx;begin with form1.hfgd do

begin hx[1]:=x[1]*x[2]*x[3]-200;end;end;

} End.输入截图 结果截图

5心得体会

这次对机械优化的学习，学生感受颇多。

通过上机实验，我深深的感觉到机械优化设计是一门实践性很强的课程，它考验了我们的各种能力和素质。首先我们要有一定的编程能力，这样才能把我们所要表达的以程序的形式表达出来。例如以c语言来编写单位矩阵；其次就是对机械优化设计的一些算法如惩罚函数法的了解，这样才能选择合适的算法去解决问题，得出最优解；另外这也是对我们的灵活运用优化设计方法解决工程设计问题的能力的考验。

在刚刚开始学习这门课程时，感觉这门课的数学味道好浓，感觉就是在讲数学课。因为没什么阅历，这不清楚这门课程的应用性。慢慢讲道后面，特别是听过一些例题后，对于其在工程实际中的应用才有些感受。传统的机械设计方法比较粗放，依赖于设计者的经验，往往考虑到安全性等一些原因，而不得不牺牲一些性能和经济性，这对设计产品是不利的。而优化设计将程序化的思想引入了设计工程，借助于计算机的计算，不断优化设计结果，不仅设计结果更优，效率也更高。优化设计是工程设计的发展方向，传统的依赖设计者经验的设计方法已不能适应社会发展了。努力学习这门课，对于我们以后的发展非常有用。

这是我第一次使用delphi语言来编写程序。由于自己在电脑方面的知识匮乏，所以用起来相当吃力。在调试程序的过程中，不断尝试，再用惩罚函数法处理小盒问题时，出现了四个错误，但就是不知道怎么改，于是就慢慢试，最后发现是自己的输入表达出了问题。

通过这次计算机实验，突然感觉其实程序是个挺好玩的东西。以前感觉语言啊，程序啊都是是一种很模糊的概念在我的脑海中，看到他们头皮都发麻。所以昨晚刚刚开始时感觉什么都不懂，无从下手，都不知道怎么打开程序。程序真是一种神奇的东西吧，我想这也是我第一次体会到用程序的乐趣吧。当你用排除一个个错误后，最终程序顺利运行，得出了结果。那在喜不自禁的感觉真是让人很舒服。我喜欢这种小小的成就感。

在这门课的学习中，我被老师深厚的学术功力和风趣的教学方法所折服。本来觉得这门课挺枯燥的，可是在您的课堂上，却欢声不断，这确实是老师的个人魅力。感学老师这些天来对我们的无私教诲，不仅教我们课本上的知识，还和我们交流您出国访问的心得，这扩大了我的视野。还记得您在访问日本的报告中还做了一首小诗，虽然不记得诗句，可还是被老师的人文素养所打动。在我们这些年轻人当中，已经很是见有人会作诗啦。作为一名工科学生，提高自己的人文素质也是同样重要的。这就是我在做完试验后的一些小小感想。谢谢王老师！

吴亮宏

20100523

2013 7

第三篇：《机械优化设计》-课程教学大纲

《机械优化设计》－课程教学大纲修订

—、课程名称

机械优化设计

Mechanical Optimize Design

二、学分、学时

2学分，32学时

三、预修课程

高等数学、理论力学、数值分析、机械学、计算机科学等。

四、适用学科领域

机械设计及理论、森林工程、交通工程和控制理论与控制工程等。

五、课程主要内容、重点难点及学时分配

（一）教学基本要求：

通过实用机械优化设计的教学要使专业学生了解优化设计的基本思想，优化设计在机械中的作用及其发展概况。初步掌握建立数学模型的方法，熟练掌握优化方法。并具备一定的将机械工程问题转化为最优化问题并求解的应用能力。

（二）培养能力与素质：

本门课程的教学目的和任务是：通过实用机械优化设计的教学使学生掌握问题转化成最优化问题的方法。并且利用最优化的方法编制计算机程序，用计算机自动寻找 最佳的设计方案。机械优化设计是一种现代设计方法。在有条件的情况下，应在课余时间指导学生上机操作，提高学生独立工作的能力，掌握实例用于解决工程实际 问题。

（三）主要内容和重点、难点

本门课程的主要内容包括：机械优化设计的基本术语和数学模型，优化设计的基本概念和理论；无约束最优化方法，约束优化设计的直接法，约束优化设计人间接解法。

第一章机械优化设计的基本术语和数学模型

通过列举一些实际的优化设计问题，对机械优化设计的数学模型及用到的基本述评作一简要叙述。对主要名词术语进行定义和作必要的解释。使学生了解模型的形式和分类初步掌握数学模型建立的方法，了解设计的一般过程用其几何解释。1．1几个机械优化设计问题的示例 1．2机械优化设计的基本术语

1．3优化设计的数学模型及其分类 1．4优化设计方法

1．5优化设计的一般过程及其几何解释

第二章 优化设计的某些概念和理论

在讲述机械优化设计方法之前,首先讲述目标函数、约束函数的基本性质。目标函数达到约束最控制的条件及迭代法求解的一般原理和收敛条件等。使得学生掌握和使用优化设计方法。

2．1 目标函数与约束函数的某些基本性质 2．2约束函数的集合及其性质

2．3机械优化设计问题最优解及其极值条件 2．4机械优化设计问题的数值解法及收敛条件

第三章机械优化设计中几种常用的无约束最优化方法

在工程实际中，尽管所有设计问题几乎都是有约束的。但约束优化设计问题可以转化为无约束问题来求解。有些约束优化方法，也可以借助于无约束优化方法的策略思 想来构造。因此，本章着重讲授几种常用的一维搜索的最优化方法和多维的无约束最优化方法。要求学生掌握一维搜索中的黄金分割法、二次插值多维搜索中的 POWELL法。3．1 一维搜索的最优化方法

3．2 一维搜索的最优化方法和POWELL法 3．3 其它多变量的无约束优化方法 3．4 多变量无约束最优化方法小结

第四章约束优化设计的直接解法

在己经学习过无约束优化设计方法的基本上，本章主要讲授约束优化设计的直接解法。要求学生掌握复合形法。4．1约束随机方向搜索法 4．2约束优化设计的复合形法 4．3约束优化设计的直接搜索方法

第五章约束优化设计的间接解法

本章着重讲授约束优化设计间接解法，要求学生掌握惩罚函数法 5.1 约束优化设计间接解法的基本思想 5.2内点惩罚函数法 5.3外点惩罚函数法 5.4混合惩罚函数法

5.5约束优化设计问题间接解法小结

第六章 实用机械的最优化设计

6.1杆件及连杆机构的最优化设计 6.2凸轮机构的最优化设计 6.3弹簧的最优化设计 6.4制动器的最优化设计

六、主要参考书目

孙靖民等主编．《机械优化设计》．机械工业出版社 Ｒ.Ｌ福克斯著．《机械优化设计》．科学出版社 何献忠，李萍等著．《机械优化设计》北京理工大学出版社

第四篇：机械优化设计说课稿

《优化设计的数学模型》说课稿

张华

我说课的题目是：《优化设计的数学模型》。本章是中国石化出版社第一版《现代设计方法》第二章第二节的内容。我主要从教材分析，教法设计，学法指导，教学设计四个方面进行阐述。

一、教材分析：从以下三方面加以分析。

1、地位作用：本节主要讲授建立优化设计数学模型的三要素：即目标函数、设计变量和约束条件，建立优化设计问题的数学模型，是进行实际问题优化设计首要环节，它为后续进行优化设计算法和编程，以及得出准确的优化结果奠定良好的基础。本小节是第二章的教学重点章节。

2、教学目标： 根据大纲要求，结合学生特点，我将教学目标定为知识目标，能力目标，情感目标三个方面。

知识目标： 1）理解优化设计问题数学模型的组成。

2）掌握优化设计问题数学模型的建立方法。

能力目标： 1）培养学生从实际问题进行抽象、概括、归纳优化设计数学模型的能力。

2）培养学生主动探究、协作学习的能力。

情感目标：培养学生迎难而上克服困难的精神和正确认识事物本质的方法论。

3、学情分析

本门课的授课对象是普通本科机械电子工程专业大三学生，他们前续已经学习了《高等数学》、《机械设计》、《机械原理》、《现代工程图学》、《三维软件基础》等课程，具有产品设计研发的基本思路和方法，但工程实践经验不足，概括和抽象能力有待提升。

4、重点与难点

由于工程优化问题的复杂难易程度有差异，所以其数学模型的建立也有难易，而建立其优化设计的数学模型是开展后续优化环节的首要步骤，数学模型建立是否准确，直接决定了后续优化结果的可靠性，所以它是本章的重点。而要使学生掌握优化设计数学模型的建立方法，需要学生有数学建模的基本理论，有工程问题抽象思维的能力，而这对于机电专业普通本科生而言是有一定的难度的，所以把它定为教学难点。

二、教法设计：

主要采用演示法、启发诱导法和研讨法的教学方法，通过“动画演示、创设问题情境提出问题、探究验证回答问题、发现一般规律、共同讨论得出结论”等环节，体现“教为主导，学为主体”的教学原则。

教学手段：多媒体辅助教学。

三、学法指导：

1、“授人以鱼，不如授人以渔”。通过教师创设形象生动的教学氛围，让学生能主动参与，积极探究,善于思考，协作学习，从而提高学生分析问题，解决问题的能力。

2、采用提取旧知－积极思维－实验探究－构建新知－巩固深化的学法。

四、教学设计：为更好地完成教学目标，我将教学设计分为以下六个部分。

1、复习提问：

减速器课程设计你所完成的题目是什么？是什么类型的减速器？你所采用的传动方案是怎样的？请大家回顾上学期所完成的机械原理机械设计综合设计并回答以上问题。

虽然是上学期完成的综合设计，但由于是集中实践环节，学生投入的时间尽力比较多，费了很大劲，应该留有很深刻的印象，通过回忆，学生应该很容易进入到以前课程设计的情境。

2、创设情境（课堂导入）：

透过回忆以前机械原理机械设计综合设计的情境，进一步深入，启发学生，他们所完成的设计过程是否基本是采用手工的方法完成的，计算工作量很大，图纸绘制的难度也比较大，但是设计结果的可信性如何？是否是最佳的设计结果？你所设计的减速器是否体积做到了最小，最能节约原材料？这会引起学生的深思。

在前面复习的基础上，采用这种形象生动的导入法，激发了学生探究新知识的欲望，将学生的兴趣点引到了对优化设计的研究上来。

3、探索研究：

要进行优化设计，首先应建立其数学模型，然后采用计算机编程的方法完成优化设计，数学模型建立是否准确，直接影响优化设计结果，进而进入第一个教学目标：优化设计问题数学模型的组成。

优化设计数学模型的建立是本节的重点和难点：为突破难点，我把探究过程分为四步：

第一步：举例：货箱的优化设计：给出设计条件和要求，现用薄板制造一体积为100m3，长度不小于5m的无上盖的立方体货箱，要求该货箱的钢板耗费量最少，试确定货箱的长、宽、高尺寸。然后进行分析：

（1）目标：用料最少，即货箱的表面积最小。（2）设计参数确定：长x1、宽x2、高x3；（3）设计约束条件：

（a）体积要求

（b）长度要求 进而确定其数学模型： 设计参数： x1,x2,x3设计目标： minSx1x22(x2x3x1x3)约束条件：

g1x15

g2x20

g3x30

h1x1x2x3100这样可使学生产生初步的感性认识，带着问题有目的的去掌握知识。

第二步：在第一步工作的基础上，提出问题：如何建立减速器优化设计的数学模型呢？给学生提出设计条件和要求：已知：传动比i，转速n，传动功率P，大小齿轮的材料，设计该齿轮副，使其重量最轻。

引导学生尝试建立其优化设计的数学模型。在此，组织学生分组进行讨论，每组讨论后提出一个优化设计的数学模型。之后，组织进行全班辩论，究竟哪组

提出的优化设计数学模型是最合理的？在辩论的同时，学生可以自然接受一些规律性知识：如设计变量的数目确定问题，约束条件的分类问题，目标函数的简化问题等。

这样在学生通过充分讨论后，自觉的运用已有的知识发现优化设计数学模型的建立规律，从而使难点突破。

第三步：实际演练，要求学生完成上学期机械原理机械设计综合设计的减速器优化设计数学模型的建立，通过这样实际的演练，进一步使学生接触工程实际，锻炼学生的工程意识，并进一步验证前面所发现的规律。

以上第二、第三步是本小结的教学关键，一定要针对授课班级学生的实际情况，组织好教学。

第四步：通过学生讨论得出结论，如何将工程实际问题抽象为优化设计数学模型。

以上通过“提出问题——回答问题发现规律——验证规律——共同讨论得出结论”的四步教学法，将难点分解，层层递进，步步深入，强化重点的同时，变难点为趣点，使学生轻松掌握所学知识。

4、总结提炼

教师归纳总结本次课内容，并导入下一节内容：如何编程解决优化设计问题。使学生更好的理解本小节的重、难点，同时也能使本次教学前后连贯，一气呵成！

5、布置作业通过课后作业，使学生巩固课堂知识。

6、板书设计 分为主、副板书。主板书：

一、优化设计的数学模型

1、目标函数

2、设计变量

3、约束条件

二、优化设计数学模型建立的一般规律

1、设计变量

（1）抓主要，舍次要

2、约束条件（1）边界约束（2）性能约束

3、目标函数

目标函数必须包含全部设计变量。在机械设计中，可作为参考目标函数的有： 最小体积，最轻重量，最高效率，最大承载能力，最小振幅或噪声，最小成本，最高利润。

附板书：举例（略）

这样设计的目的使版面直观，层次分明，重点和难点突出。

附：其它说明

本课件是用PPT制作，力求做到使用方便，操作简单，界面美观，充分体现多媒体课件的辅助教学作用，使专业课的教学由抽象变具体，便于学生理解。

第五篇：机械优化设计心得体会

机械优化设计心得体会 学习机械优化设计以前，总感觉企业的生产，人类日常生活中的劳动等都是一种简单的过程，总有一定的套路可循。但自接触了机械优化设计这门学科以后，让我认识到在人类的生产中，我们总是意向于得到我们最满意的效果，如加工零件怎样最省材料又不影响零件的加工，饭店厨师对于菜系的烹饪顺序等，看似很简单的问题，但其中却蕴藏着极大的智慧！就老师上课用以举例的割木材问题中怎样剧料使材料最省为例，细分下来积累的计算量足以令我们筛选一宿！总上的种种，就迫切的需要我们掌握一套系统的机械优化设计方法。

翻阅相关书籍，才了解到机械优化设计虽然只有从近代到现在短短几十年的发展历史，但是其体系的迅速完善我想是其他学科难以企及的。如今，机械优化方法也是各类决策方法中普遍采用的一种方法，机械优化设计作为一种现代化的设计方法已经广泛的机械设计中，并取得了良好的经济效益。在面对市场竞争日益激烈的大环境下，计算机处理技术日益改进，作为新产品的开发与改进环节中最重要的环节就在于如何大幅度的缩短产品的使用周期，如何提高新产品的设计质量，以及降低新产品的设计成本这些方面等对于企业缩减开发成本，更快的抢占同类产品的市场等具有决定性的作用！我们应当与时俱进，跟上学科发展的势头，把机械优化设计作为学习生活中研究与关注的对象，在平时的处事中长存优化的思想。