机械优化设计

I内》科技与经济206年第5期应用技术蒙友EJIYUJING刀机械优化设计胡笛川(内蒙古机电职业技术学院,内蒙古呼和浩特010010)摘要机械优化设计是近年来发展起来的一门门新的学科从60年代开始,由于最优化技术和计算机技术在设计领域的应用，为工程设计提供了一种重要的科学设计方法。本文论述了在解决复杂设计问题时从众多的设计方案中寻到最优方案的方法,目的在于提高设计效率和设计质量。关键词机械;优化设计;产品开发设计应用中图分类号:TH12文献标识码:A文章编号:1007- -6921( 2006 )05- -0101- -01机械优化设计是以最低的成本获得最好的效设计工作提供了实现设计自动化和精密计算的条益是设计工作者一直追求的目标,从数学的观点牛。因此用理论设计代替经验设计、用精确设计代看工程中的优化问题就是求解极大值或极小值问替近似设计、用优化设计代替一般设计将成为设计题亦即极值问题。的必然发展趋势22。.1机械优化设计的设计 思想3优化设计的特点优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划优化设计是以建立数学模型进行设计的。优化理论和计算机程序设计基础上通过计算机的数值设计引用了一些新的概念和术语,如前所述的设计计算能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或.变量、目标函数、约束条件等。机械优化设计将机械最适宜的设计方案使期望的经济指标达到最优庀设计的具体要求构造成数学模型将机械设计问题可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问转化为数学问题构成-一个完整的数学规划命题逐题优化设计为工程设计提供了-种重要的科学设步求解这个规划命题使其最佳地满足设计要求从计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效而获得可行方案中的最优设计方案。率和设计质量(1。优化设计主要包括两个方面:一优化设计改变了传统的设计方式。传统设计方是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合法是被动地重复分析产品的性能而不是主动设计于优化计算的数学模型建立数学模型包括选取适产品的参数。作为一项设计不仅要求方案可行、合当的设计变量建立优化问题的目标函数和约束条理而且应该是某些指标达到最优的理想方案。并件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计从大量的可行设计方案中找出一种最优化的设计方变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变.案，从而实现最优化的设计。量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数优化设计可以满足多方面的性能要求。产品要学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标求总体结构尺寸小,传动效率高，生产成本低等这函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在些要求用传统设计方法设计是无法解决的。实践证给定的载荷或环境条件下在机械产品的形态、几何明最优化设计是保证产品具有优良的性能减轻自尺寸关系或其它因素的限制范围内以机械系统的重或体积降低工程造价的一种有效设计方法。功能、强度和经济性等为优化对象选取设计变量,优化设计的一般过程与传统设计方法有所不建立目标函数和约束条件并使目标函数获得最优同。它是以计算机自动设计选优为其基本特征的。值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应由于计算机的运用速度快,分析计算- - 个方案只要用于航天、航空和国防等各部门。几秒以至千分之一秒钟,因而可以从大量的方案中2机械优化设计与产品开发选出最优方案。因此可以为设计人员提供大量的设产品生产是企业的中心任务,而产品的竞争力计分析数据有助于考察设计结果，从而可以提高机影响着企业的生存与发展。产品的竞争力主要在于械产品的设计质量3。它的性能和质量也取决于经济性而这些因素都与优化设计的应用设计密切相关，可以说产品的水平主要取决于设计机构运动参数的优化设计是机械优化设计中发水平。随着生产的日益增长要求机器向着高速、高展较早的领域不仅研究了连杆机构、凸轮机构等再效、低消耗方向发展，并且由于商品的竞争要求不现函数和轨迹的优化设计问题,而且还提出一些标断缩短设计周期,因而对产品的设计已不是仅考虑准化程序。机械零、部件的优化设计最近十几年也产品本身还要考虑对系统和环境的影响不仅要考有很大发展主要是研究各种减速器的优化设计、液虑技术领域还要考虑经济、社会效益;不仅考虑当压轴承和滚动轴承的优化设计以及轴、弹簧、制动器前还要考虑长远发展。在这种情况下所谓传统的等的结构参数优化。除此之外在机床、锻压设备、设计方法已越来越显得适应不了发展的需要。由于压延设备、起重运输设备、汽车等的基本参数、基本科学技术的迅速发展对客观世界的认识不断深入,工作机力气进行了优化设计工设计工作所需的理论基础和手段有了很大进步,使作江中国煤化工机辅助设讯CAD )引产品的设计发生了很大的变化特别是电子计算机入优|YHCNMHG计方法与计算机辅助的发展及应用对设计工作产生了革命性的突变为设计结合起来便设计过程完全自动化,已成为设计收稿日期2005 -01 -05101●s丙》科技与经济2006年第5期应用技术蒙支KE JI YU JINGJI多功能计数器的设计与制作钱月(天津大学电信学院天津300131 )摘要:本文利用单片机AT89C51译码器74LS47为核心器件通过AT89C51内部存储程序进行软件计数对输出进行控制。输出数经74IS47译码进行LED数码管显示实现可视的计数与倒计数功能。关键词晶振;单片机译码器;显示器中图分类号:TH724文献标识码:A文章编号:1007- -6921( 2006 )05- -0102- -02计数器在生活中非常有用。用单片机自制,不加_上接电阻。但电路简单外围元件少运用灵活实用性强而且P1口只做I/O口使用,内部有上拉电阻。功能可根据需要自行设计。由74系列,40系列小P2口有两个功能:①扩充外部存储器时当作地规模数字芯片设计的计数器非常多电路复杂可靠址总线( A8- A15 );②做一般I/O使用其内部有上性差使用起来不方便成本高,调整参数不灵活为拉电阻。此我们用单片机AT89C51 自制计数器来实现计数P3口有两个功能:①做一般I/O使用,其内部和倒计数功能。有上拉电阻;②特殊功能具体由特殊寄存器来设1电路设计 框图端口P1、P2、P3有内部.上拉电阻,当作为输入AT89C51控制单元电路}-一- +译码器 } 一+[ 显示器时其电位被拉高若输入为低电平可提供电流源;其作为输出时可驱动4个LSTTL ;端口P0当作输入时,处在高阻抗的状态其输出缓冲器可驱动8个电源LSTTI(需要外接上拉电阻)2模块组成及功能2.1.2控制线( 6条2 ALE/PROG地址锁存允许/2.1单片机模块结构。AT89C51 单片机在同一块编程线:地址锁存使能信号端,其功能有三:①芯片中集成了CPU、 存储器、并行和串行I/O端口、AT89C51外接RAM/ROM :ALE接地址锁存器8282、定时器/计数器和中断系统等功能部件。其片内只8212的STB脚,74373的EN脚当CPU对外部存储读存储器( ROM可存入程序、数据等片内随机存储器进行存取时,用以锁住地址的低位地址;②器RAM )在单片机关闭情况下,程序、数据就会丢AT89C51未外接RAM/ROM :在系统中未使用外部存失因此,程序指令及常数数据都烧写在ROM内。储器时ALE脚也会有1/6 石英晶体的振荡频率可单片机AT89C51如硬件工作电路图所示共40条,作为外部时钟;③在烧写EPROM时ALE作为烧写可分为端口、控制和电源三类。时钟的输入端。2.1.1 端口线( 32条):AT89C51单片机共有四个I/EANPP允许访问片内/外存储器/编程电源O端口分别为P0、P1、P2、P3都是双向的,且每个线其接高电平时CPU读取内部程序存储(ROM);端口都有锁存器和8条线。当读取内部程序存储器超过0FFFH时,在扩充外部P0口有三个功能:①外部扩充存储器时当作ROM条件下自动读取外部ROM。数据总线(D0-D7);②外部扩充存储器时当作地址PSEN片外ROM选通线程序存储使能端。总线( A0- A7 );③不扩充时可做一-般I/O使用,但RST/VPD复位/备用电源线:RST 接高电平,使内部无上拉电阻,作普通I/O口使用时PO口必须外AT89C51处于复位(即初始化)工作方式。RST/收稿日期2005 - 09- 10作者简介钱月2002 毕业于内蒙古大学计算机学院现就职于呼伦贝盟扎兰屯市教师进修学校2003至今为天津大学电信学院在职研究生。方法的--个重要发展趋势。机械优化设计研究的发观实际。同时机械优化设计的研究还必须与工程实展情况表明机械优化设计已陆续用到建筑结构、化践、数学力学理论、计算技术和电子计算机的应用等工、冶金、铁路、航天航空、造船、机床、汽车、自动控紧密联系起来,才能具有更广阔的发展前景。制系统、电力系统以及电机、电器等工程设计领域,[参考文献]并取得了显著效果41。.总的看来机械优化设计是适应生产现代化要[1]陈立周.机械优化设计方法.冶金工业出版求发展起来的是一-门崭新的学科。它是在现代机中国煤化工械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方. [2]亏法.天津大学,2002.法,它可使机械产品的设计质量达到更高的要求。[3]MYHCNMHG.机械工业出版社，因此在加强现代机械设计理论研究的同时还要进1999 .一步加强最优设计数学模型的研究,以便在近代数[4]田福祥.机械优化设计理论与应用.冶金工学、力学和物理学的新成就基础.上使其更能反映客业出版社, 1998.102