優化設計論文全文(5篇)

1.總體方案設計優化

結構優化的概念較早就已經提出。結構優化設計的任務在于對結構方式和外形尺寸等因素做參考進行優化設計。計算工作量較大，在計算機完全替代人工計算后，使這種方法的應用逐步變得廣泛。我們把系統的設計限制來作為優化設計的束條件，將設計變量以及性能變量的一組不等式表示了出來，將可以反映設計要求的數值作為目標的函數，運用數學的方法和手段得到了滿足全部條件且使目標函數為最佳的設計變量。這既是總體的設計優化方案思路也是該設計的精髓。

針對不同的設計問題，其最優設計程序通常是基本相同的，首先應當了解結構的技術以及使用的要求，完成基本布局。此后再用一組設計變量來表述結構的尺寸以及物理性能等變量，此后可以寫出關于設計變量的荷載函數。并能夠建立起結構分析的方法，最終形成設計變量的一種約束方程，也可以說對設計變量值進行限制。在完成最優化方案之前，應當用公式來給出一個判別指標，也就是目標函數作為設計變量的函數。使之最小的一組設計變量也將成為為最優方案。

2.減速器齒輪箱體的優化設計

本論文的優化目的在于在齒輪箱結構滿足強度和剛度的基礎上，進行減輕重量，并完成合理均勻分布應力的優化工作。我們提出的優化具體設計為：

第一步，針對結構確定設計方案，并通過CAD軟件進行建模。

第二步，通過CAD軟件和有限元分析軟件的連接傳遞到有限元分析軟件中，并獲得相關的應力以及位移等參數。

1、使用ICA進行彈簧參數優化

1.1ICA尋優的一般過程

與其他優化算法類似，ICA開始于在搜索空間內隨機生成的一定數目的初始解。每一個初始解都被稱為一個國家，由優化問題目標函數來評價這些國家的優劣程度。其中一定數目的最優秀的國家被視為帝國主義國家，其他國家被視為殖民地國家，并且被隨機分配給帝國主義國家,一個帝國主義國家及其下屬的殖民地國家組成一個帝國集團。在分配殖民地國家給帝國主義國家時，每個帝國主義國家分配到的殖民地國家的數目與它的優秀程度成正比。如果某殖民地國家向帝國主義國家移動后，其新位置比帝國主義國家更優秀，則需要互換該殖民地國家和帝國主義國家的位置。各個帝國集團之間會以競爭的形式爭奪殖民地國家，從而壯大自身的勢力。該過程如下：首先，計算每個帝國集團的總勢力（該集團中帝國主義國家的勢力與所有殖民地國家勢力的平均值的一部分之和），然后，當前勢力最弱的帝國內部的最弱的殖民地國家將被置為自由狀態；所有的帝國集團通過競爭來獲取該自由殖民地國家。勢力越大的帝國集團，成功率也越大。隨著競爭過程不斷進行，勢力強的帝國集團占有越來越多的殖民地國家，而勢力弱的帝國集團逐漸失去其所有的殖民地。最終，失去所有殖民地國家的帝國集團將被覆滅。當算法迭代一定的次數之后，將只剩下一個帝國，該帝國中的帝國主義國家所代表的解即為算法找到的最優解。

1.2約束處理辦法

ICA算法是針對無約束問題設計的，用來優化彈簧結構參數時，必須對問題中的約束條件進行處理。在此，我們假設每個可行解都要優于任何非可行解，人為賦予非可行解更大的目標函數值,同時假設違背約束條件越多的國家，其代表的解也越劣。在算法迭代過程中，檢測每個國家與前述約束條件的符合程度。假設某個國家違背了N個約束，則將該國家的目標函數值設定為N*Mnumber.這里，Mnumber為一個數值很大的數，在我們的實驗中，取99999。

2、求解實驗及結果分析

為了檢驗本文提出的方法的可行性，并與其他方法進行對比，我們選用了文獻中的算例進行優化計算實驗和分析。算法程序在MATLAB環境下運行。初始國家數目設置為200，初始帝國數目設置為3，最大迭代次數設置為400次。對于片數為3和4兩種情況，分別進行20次實驗。由于文獻中并未提供[σ]1和[σ]2的值。鋼板彈簧片數取為3時，采用ICA算法得到的結果要優于文獻中的結果，彈簧質量減少了約2.4%，同時，兩種算法得到的應力[σ]2大致相等，但ICA得到的應力[σ]1降低了約23.2%；當鋼板彈簧片數取為4時，文獻中給出的參數結果并不能滿足應力[σ]2的約束要求，而本文的結果滿足許可應力的要求。同時根據文獻中的數據，原設計中彈簧質量為40.9kg，本文得到的結果為35.3363kg，比原設計減少了13.6%。

1摩根高速線材打捆機現狀及存在的問題

（1）鉸制器用鉸直輪材料抗磨強度低，造成打捆線表面質量及直線度差，打捆線因回抽而無法完成打捆。

（2）四臺線道小車通過中心板連接在一起，通過液壓缸的帶動來完成打捆線的穿線工作，由于長時間的運行，1#打捆機4#線道由于重力作用小車容易發生下沉變形，線道小車底部滑道與支撐輥之間脫離，支撐輥無法起到支撐作用，從而造成液壓缸活塞桿在前移的過程中由直線運動變為拋物線運動，活塞桿前端下沉疲勞折斷產生故障時間。并且由于線道小車下沉，造成打捆頭與線道小車穿線困難，造成打捆機頂線或送線不到位。

（3）線道內打捆線的傳送運行靠深溝球軸承支撐傳動，因此線道內球軸承用量較多，每臺線道小車用量約400盤，摩根打捆機所用軸承型號為6301，由于軸承直徑小，承載能力差，并且由于打捆線在穿線過程中的沖擊作用，軸承損壞頻繁，并且由于數量多并且軸承在線道內部，當軸承損壞時很難進行更換，造成打捆線回抽，影響車間的生產。

（4）各線道處常開翻板導槽用橡膠彈簧使用壽命短，當彈簧失效或彈簧座開焊的時候造成翻板關閉不嚴，打捆線回抽，更換橡膠彈簧或彈簧支座需要拆卸導槽用時較多。

2解決方案的確定

摩根公司經過幾年的研究并且結合用戶在使用過程中提出的不足，對現在生產的打捆機進行了部分的改造，如升降臺的升降采用了曲柄連桿結構，由液壓缸來帶動升降曲柄的運行從而帶動升降臺的運行；弧形導衛與雙線導槽設計成一體結構，并且將扭簧采用圓柱螺旋壓縮彈簧代替。但若對摩根公司早期線材打捆機進行升級改造，升級費用較高，僅單臺升級備件費用就高達48萬，并且即使升級改造后因新舊線道的兼容性差，使用故障率較高。這就需要有針對性的優化設計來消除設計缺陷形成的隱患，確保打捆機的穩定生產。經對打捆機的認真研究以及對打捆機各類故障的分析，形成了以下優化設計思路。

1加強施工階段的低碳優化控制

1.1積極使用高新施工設備

當前我國的機械制造業和發達國家相比還存在較大差距，我國在內燃發動機的設計和制造方面與世界先進國家相比，落后了近二十年，燃油經濟水平、平均能源利用率等各項標準也都落后于西方發達國家，這種情況在一定程度上對我國的低碳公路建設產生了負面影響，所以，在道路的施工過程中我們要加強高新技術施工設備的應用，同時，還要加強對其耗油量、燃料使用率等各項參數進行仔細評估，一旦發現有不符合標準的設備，一定要第一時間對其進行維修保養，如果依然滿足不了運行需求，必須及時替換掉，積極使用高新技術環保的設備繼續開展作業。

1.2施工過程中積極應用新型環保材料

隨著人們環保意識的不斷增強，公路建設領域也研發了很多低碳環保材料，其中溫拌瀝青混合料、瀝青路面再生等新型材料表現最為明顯。溫拌瀝青混合料是一種拌和溫度介于熱拌瀝青和冷拌瀝青之間，但是其性能卻能夠達到或接近熱拌瀝青混合料的環保型瀝青混合料。溫拌瀝青混合料技術能夠在很大程度上節約燃料油，減少有害氣體地排放。

1.3制定科學合理的公路施工方案

在進行道路施工之前，設計規劃人員要制定出科學合理的施工方案，為公路的低碳環保提供保障。具體可以從路基設計、坡度設計、防雨水沖刷設計等方面入手，此外，還要科學合理安排借土棄土的位置，合理地選擇砂石料供應商，從而提高工作效率。

第一篇

一、雙曲拱壩體形設計條件的特點

每個工程的先前設計和施工，都要先考慮到建設環境，如施工區的地形、氣溫、運行等，以下將對這些環境因素進行分析：

（1）地形：雙曲拱壩的建設地形為V字形，兩岸地基基本對稱，而地形的坡度均為50°左右。

（2）氣溫：經過多年的觀察發現，拱壩建設區域位置的常年氣溫均在18℃左右，當然，不包括特殊情況，在每年的8月份氣溫達到最高，在28℃左右；每年1月份氣溫達到最低，在0℃左右；年度溫差較大。

二、雙曲拱壩體形優化設計

1．體形優化程序在對雙曲拱壩的設計時，為了確保拱壩優化設計的正確合理，對優化設計方案進行比較，并采用中國水利水電科學研究院材料所編制的ADASO拱壩體形優化程序和浙江大學水工結構研究所編制的ADAO拱壩體形設計程序進行優化計算。