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机械优化设计作业

来源:用户分享 时间:2025/11/29 23:25:49 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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4-2 已知某汽车行驶速度x与每公里耗油量的函数关系为f(x)=x + 20/x,试用0.618法确定速度x在每分钟0.2~1公里时的经济速度x*。精度ε=0.01.

Private Sub Command1_Click() a = 0.2 b = 1

10: a1 = b - 0.618 * (b - a) a2 = a + 0.618 * (b - a) f1 = a1 + 20 / a1 f2 = a2 + 20 / a2

If f1 < =f2 Then b = a2: a2 = a1: f2 = f1: a1 = b - 0.618 * (b - a): f1 = a1 + 20 / a1 If f1 > f2 Then a = a1: a1 = a2: f1 = f2: a2 = a + 0.618 * (b - a): f2 = a2 + 20 / a2 If Abs(b - a) >= 0.01 Then GoTo 10 Print \ t = (a + b) / 2

Print \End Sub

运行结果:

最终结果:

a*=0.996749540627092 f*=21.0619707269015

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2

5-1 试用变量轮换法求目标函数f(X) = 4 + x1 - 4x2 + x12 + 2x22 - 2x1x2 + x14 - 2x12x2 的最优解。初始

9点X(0) = [-2,2.2]T,精度ε= 0.000001。

Private Sub Command1_Click() n = 2: E = 0.000001 Dim X(2), X0(2), P(2, 2) For j = 1 To 2

X0(j) = InputBox(X0(j), \输入X0 的x、y坐标\ X(j) = X0(j) Next j GoSub 630 K = 0

For i = 1 To 2 For j = 1 To 2 P(i, j) = 0

If i = j Then P(i, j) = 1 Next j, i 260: F0 = F For i = 1 To 2 GoSub 470 Next i

R = 0: K = K + 1: Print F For j = 1 To 2

R = R + (X(j) - X0(j)) ^ 2 Next j R = Sqr(R)

If R < E Then GoTo 420 i = n GoSub 470 For j = 1 To 2 X0(j) = X(j) Next j GoTo 260

470: H = 1: FX = 0 480: GoSub 600 F1 = F: FX = FX + 1

If F1 > F0 And FX > 1 Then GoTo 540 If F1 > F0 And FX = 1 Then H = -H F0 = F1: H = 2 * H GoTo 480

540: H = -0.5 * H

- 2 -

If 10000 * Abs(H) < E Then Return 560: GoSub 600 F0 = F1: F1 = F

If F1 < F0 Then GoTo 560 GoTo 540

600: For j = 1 To 2 X(j) = X(j) + H * P(i, j) Next j

630: F = 4 + 2 / 9 * X(1) - 4 * X(2) + X(1) ^ 2 + 2 * X(2) ^ 2 - 2 * X(1) * X(2) + X(1) ^ 4 - 2 * X(1) ^ 2 * X(2) Return

420: For j = 1 To 2

Print \ Next j

Print K; \End Sub

运行结果如下:

最优解:X1*= 2.314163 X2*=4.834757 F* = -8.200358

- 3 -

最小体积二级圆柱齿轮减速器的最优设计

如图所示的二级斜圆柱齿轮减速器,高速轴输入功率P1 = 4.5kw,高速轴转速n1 = 1450rpm,总传动比iΣ= 31.5,此轮的齿宽系数ψa= 0.4;齿轮材料和热处理大齿轮45号钢正火HB = 187~207,小齿轮45号钢调质HB = 228~255.总工作时间不少于10年。要求按总中心距aΣ最小来确定总体方案中的各个主要参数。

减速器的总中心距计算公式为

aΣ = a1 + a2 = 2cosβ [mn1Z1(1+i1) + mn2Z3(1 + i2)]

式中mn1,mn2——高速级与低速级的齿轮法面模数,mm

i1,i2——高速级与低速级传动比

Z1,Z3——高速级与低速级小齿轮齿数 β——齿轮的螺旋角 1. 选取设计变量

计算总中心距涉及的独立参数有,故取

X = [mn1,mn2,Z1,Z3,i1,β]T = [x1,x2,x3,x4,x5,x6]T

2. 建立目标函数

f(X) = [x1x3 (1+x5) + x2x4 (1 + 31.5/ x5)]/(2cos x6)

3. 确定约束条件

(1)确定约束条件的上下界限 从传递功率与转速可估计

2≤mn1≤5 标准值(2,2.5,3,4,5) 2≤mn2≤6 标准值(3.5,4,5,6)

综合考虑传动平稳、轴向力不可太大,能满足短期过载,高速级与低速级大齿轮浸油深度大致相近,轴齿轮的分度圆尺寸不能太小等因素,取:

14≤Z1≤22 16≤Z3≤22

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