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1、机械优化设计课程教学大纲适用专业：本科机械设计制造及其自动化专业 课程编号：060117B 学分：4一、课程名称机械优化设计二、课程性质和任务（一） 课程性质机械优化设计是在电子计算机广泛应用的基础上发展起来的一门先进技术。它是根据最优化原理和方法，以电子计算机为计算工具，寻求最优设计参数的一种现代设计方法。该课程是在高年级设置的专业选修课，可供机械类或近机类专业的学生选修。（二） 课程任务该课程的主要目的和任务在于培养学生：了解和基本掌握机械优化设计的基本知识 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。三、课程主要教学内容1、 绪论课程的性质、优化的
2、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
3、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）优化设计举例四、基本要求及重点、难点说明1、绪论1明确本课程的研究对象、内容、性质、任务 明确优化的含义、机械优化设计的内容及目的 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 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 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
4、解矩阵正定、函数凸性与凸函数、适时约束的概念与判别法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 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、 一维优化方法明确一维搜索的思想、掌握初始区间确定的进退法熟练掌握黄金分割法和二次插值法5、无约束优化方法明确直接法的求优思想，掌握坐标轮换法、鲍威尔（Powell）法明确间接法的求优思想，了解梯度法、牛顿法、DFP变尺度法6、约束优化方法明确直接解法的求优思想，掌握复合形法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五、学时、学分及学期分配表
5、章节内容名称讲授学期学分各环节教学时数分配备注讲授实验上机机动小计一绪论（单学期开设课程可不用此栏）422二机械优化优化设计的基本术语和数学模型及基本方法88三优化方法的数学基础88四一维优化方法66五无约束优化方法8210六约束优化方法8210七机械优化设计实例426合计54446454六、使用教材及参考资料1、 建议教材机械优化设计基础 高健编 科学出版社 20002、 主要参考书1、陈立周，机械优化设计方法，北京：冶金工业出版社，19972、孙靖民，机械优化设计，北京：机械工业出版社，19963、刘惟信、孟嗣宗，机械最优化设计，北京：清华大学出版社，1986七、其它补充说明及要求1带有号者将视学生的接受状态以取舍
