《机械优化设计》课程教学大纲.doc

《机械优化设计》课程教学大纲 课程编号： S4080270 课程名称： 机械优化设计 课程英文名称： OPTIMAL DESIGN OF MACHINE 总学时：30讲课学时：30 习题课学时：0 实验学时：0上机学时：0 学 分：2 开课单位：机电工程学院 机械制造及其自动化系 授课对象：机电工程学院 机械设计制造及其自动化专业，其它相关专业。 先修课程： 高等数学 理论力学 材料力学 机械原理 机械设计 机械制造装备设计 高级语言程序设计。 开课时间：第七学期 教材与主要参考书： 孙靖民．《机械优化设计》机械工业出版社 2003年6月 孙全颖．《机械优化设计》哈尔滨工业大学出版社 2005年 一、课程的教学目的 机械优化设计是机械类专业的专业选修课，其目的是使学生树立优化设计的思想，掌握优化设计的基本概念和基本方法，获得解决机械优化设计的初步能力，进一步提高学生的分析问题和解决问题的水平。通过本课程的学习，培养学生具备以下几个方面的能力。 树立优化设计的思想，理论联系实际，具有创新设计的能力。 掌握机械优化设计的思想、方法和规律。在学习优化设计基本理论的基础上，应具备数学模型的建立、优化方法的选择、软件使用、优化结果分析等方面的能力。 正确的运用已经学过的机械优化设计基础理论和基础知识，能够初步解决其它领域的最优化问题。 正确掌握本领域出现的新技术、新原理和新方法，初步具备进行机械结构优化与综合研究的能力。 机械优化设计是高等工科院校中机械设计制造及其自动化专业现代设计方法模块的一门主干课，它能够综合的运用先修课程所学到的知识与技能，在进一步加强数学基础理论知识培养的同时，重点训练学生运用数学方法解决机械设计问题的能力，为学生今后从事机械优化设计及其它相关工作打下一定的基础。因此，本课程在机械设计制造及其自动化专业教学计划中占有十分重要的地位。 二、教学内容及基本要求 （一）课程的主要章节 本课程的主要内容是机械优化设计的基本概念及数学基础；优化设计方法和机械优化设计的应用等。各章节的内容如下： 绪 论 主要讲授机械优化设计的产生和发展现状，最优化理论与方法在机械领域的作用和重要性，典型优化设计问题数学模型及基本解法。（2学时） 第一章 讲述机械优化设计的数学基础，其中包括方向导数与梯度、多元函数的台劳展开与极值条件，函数的凸性。（4学时） 第二章 讲授具有等式约束和不等式约束的优化问题的极值条件，一维搜索的方法，其中包括黄金分割法、牛顿法和插值法。（4学时） 第三章 讲述无约束优化方法，其中包括，最速下降法、牛顿法、共轭方向与共轭方向法、共轭梯度法、坐标轮换法、单性替换法、随机方向法、鲍威尔法、变尺度法。（8学时） 第四章 讲述约束优化问题的求解方法，其中包括拉格朗日乘子法、复合形法、可行方向法、罚函数方法（SUMT）、广义乘子法、线性逼近法、约束变尺度法、多目标问题的解法。（10学时） 第五章 讲述机械优化设计方法的应用，其中包括建模与求解的技巧、优化方法的选择、软件的使用及机床主轴、连杆机构、减速器等典型机械零件的优化设计。（2学时） （二）其它教学环节安排 机械优化设计大作业 二次插值法作业； 典型无约束优化方法（如鲍威尔方法、DFP方法等）作业； 典型约束优化方法（复合形法、罚函数方法等）作业。 （三）考试权重 平时成绩占30%，考试成绩占70% 3