按设备处格式机械优化设计实验指导书
机械优化设计实验报告
机械优化设计实验报告机械优化设计实验报告引言机械优化设计是一门重要的工程学科，旨在通过优化设计方法，提高机械系统的性能和效率。
本实验旨在通过对某一机械系统的优化设计，探索并验证优化设计的有效性和可行性。
实验目的本实验的主要目的是通过对某一机械系统进行优化设计，提高其性能和效率。
具体而言，我们将通过改变材料、几何形状等参数，寻找最佳设计方案，并通过实验验证其优化效果。
实验方法1. 确定优化目标：首先，我们需要明确机械系统的优化目标，例如提高系统的强度、降低系统的重量等。
2. 确定设计变量：根据机械系统的特点，确定需要进行优化的设计变量，例如材料的选择、零件的几何形状等。
3. 建立数学模型：根据机械系统的结构和运行原理，建立数学模型，用于优化设计的计算和分析。
4. 优化设计：使用优化算法，例如遗传算法、粒子群算法等，对机械系统进行优化设计，得到最佳设计方案。
5. 实验验证：根据最佳设计方案，制作实际样品，并进行实验验证，比较实验结果与模型计算结果的一致性。
实验结果经过优化设计和实验验证，我们得到了以下结果：1. 材料优化：通过对不同材料的比较，我们发现材料A具有更好的强度和耐久性，因此在最佳设计方案中选择了材料A。
2. 几何形状优化：通过对不同几何形状的比较，我们发现几何形状B具有更好的流体动力学性能，因此在最佳设计方案中采用了几何形状B。
3. 性能提升：通过与原设计方案进行对比，我们发现最佳设计方案在强度和效率方面都有显著提升，验证了优化设计的有效性。
讨论与分析通过本实验，我们可以得出以下结论：1. 机械优化设计可以显著提高机械系统的性能和效率，为工程设计提供了有力的支持。
2. 优化设计需要综合考虑多个因素，如材料、几何形状等，以达到最佳设计效果。
3. 优化设计的结果需要通过实验验证，以确保其可行性和有效性。
结论本实验通过对某一机械系统的优化设计，验证了机械优化设计的有效性和可行性。
通过改变材料、几何形状等参数，我们成功提高了机械系统的性能和效率。
机械设计实验指导书范本
机械设计实验指导书范本1. 实验目的本实验旨在让学生通过实际操作和设计，掌握机械设计的基本原理和技能，提高其机械设计与制造能力。
2. 实验原理本实验主要涉及以下机械设计原理：•刚体运动学•机构设计•齿轮传动•常见轴承类型及选用原则3. 实验器材•设计软件：AutoCAD•实验设备：电脑、打印机、投影仪4. 实验步骤步骤 1：实验准备1.准备所需的设计软件和实验设备。
2.确保实验环境安全舒适。
步骤 2：选择实验题目根据老师提供的题目列表选择一个题目。
步骤 3：制定设计方案根据所选题目，通过分析和思考，制定出一个合理的设计方案。
方案应包括以下内容：1.总体结构设计2.机构运动特点分析3.齿轮传动方案4.轴承选型和布置步骤 4：绘制设计图纸使用AutoCAD等设计软件，根据制定的设计方案，绘制出相应的设计图纸。
图纸应包括以下内容：1.总体结构图2.零件图及详细尺寸标注3.零件装配图步骤 5：制作零件根据设计图纸，制作所需的零件。
可以使用3D打印、机床等设备进行加工。
步骤 6：组装部件将制作好的零件按照设计图纸进行组装。
注意保持零件的正确位置和方向。
步骤 7：调试和测试对组装好的机械装置进行调试和测试。
测试可以包括静态测试和动态测试两种方式。
步骤 8：实验报告撰写根据实际操作和结果，撰写实验报告。
报告内容应包括以下内容：1.实验目的与原理2.设计方案与实施步骤3.实验过程和结果记录4.数据分析与讨论5.实验总结与心得体会5. 实验结果与讨论根据实验报告撰写的内容，老师将对实验结果和讨论进行评价和指导。
学生应根据老师的反馈意见，进一步完善报告和实验成果。
6. 安全注意事项1.在进行实验时，注意设备和材料的安全使用，防止事故发生。
2.在使用机床和其他加工设备时，要注意操作规范，防止受伤。
3.在进行实验操作时，要注意保护自己的眼睛和皮肤，避免接触到有害物质。
4.在进行电路实验时，注意电源的安全使用，避免触电事故。
机械优化设计实验指导书
实验一一维搜索方法本实验求函数f（x）=(x—3）2 以及f(x)=—（x-3)2的搜索区间[a, b]。
并用黄金分割法和插值法分别求最优解.进退法：#include 〈math。
h〉＃include <stdio.h〉/* 函数f(x)=（x-3)2 ＊/double f(double x）｛return （x-3）*(x—3)；｝/＊求搜索区间[a,b］的函数, x0———初始点; h0—-—初始步长＊/void find_ab(double x0，double h0,double *a，double *b)｛double h,x1，y1，x2，y2，x3,y3；h=h0；x1=x0；y1=f(x1);x2=x1+h; y2=f(x2);if (y2〉=y1）｛***＊＊＊*＊＊*＊}for (；;）{h＊=2.0；x3=x2+h; y3=f(x3）;if (y2〈y3）break；**＊*＊＊＊＊*＊｝if （h〉0) ｛**＊*＊＊}else {＊*＊＊*＊｝}/＊黄金分割法a,b-——搜索区间[a，b］; e---精度x,y--—最优解X＊,F**/void search_gold（double a，double b，double e, double ＊x,double *y){double x1，x2,y1，y2；x1=**＊＊＊＊；y1=f（x1);x2=***＊＊＊；y2=f(x2);do {if （y1〈y2）{＊*＊*＊*} else {＊****＊}} while （b-a>e);＊＊***｝/＊二次插值法a，b-——搜索区间［a，b]; e—-—精度xpt，ypt—--最优解X＊，F＊*/void search_insert（double a，double b, double e，double *xpt，double *fpt）{double x1,x2,f1,f2,x3,f3,xp，fp,xp0,c1，c2;int k=1；x1=a; x3=b；x2=0。
机械设计实验指导书
第一章机械设计第一节机械设计结构展示与分析一、实验目的1.了解常用机械传动的类型、工作原理、组成结构及失效形式；2.了解轴系零部件的类型、组成结构及失效形式；3.了解常用的润滑剂及密封装置；4.了解常用紧固联接件的类型；5.通过对机械零部件及机械结构及装配的展示与分析，增加对其直观认识。
二、实验设备机构模型；典型机械零件实物；若干不同类型的机器。
三、实验内容、步骤在实验室要认识的典型机械零件主要有螺纹联接件、齿轮、轴、轴承、弹簧，具体内容如下：1.各种类型的螺纹联接实物，各种类型的螺栓、螺母及垫圈实物，螺纹联接的失效实物，各种类型的键、销实物，各种类型的键、销失效实物，各种类型的焊接、铆接实物；2.各种类型及各种材质的齿轮、齿轮加工刀具、蜗轮蜗杆、带、带轮、链条、链轮、螺旋传动的零部件实物，失效零件实物；3.各种类型的轴、轴承实物，轴上零件的轴向固定和周向固定实物，轴瓦和轴承衬实物，轴承、轴、轴瓦失效实物；4.各种类型的弹簧和弹簧失效实物，各种联轴器、离合器实物模型。
四、注意事项注意保护零件陈列柜中的零件。
五、实验作业1.请回答在实验室所见到的零部件如螺栓、键、销、弹簧、滚动轴承、联轴器、离合器各有哪些类型？2.请举出螺栓、键、齿轮、滚动轴承的一种使用情况以及相应的失效形式。
六、问题思考1.传动带按截面形式分哪几种？带传动有哪几种失效形式？2.传动链有哪几种？链传动的主要失效形式有哪些？3.齿轮传动有哪些类型？各有何特点？齿轮的失效形式主要有哪几种？4.蜗杆传动的主要类型有哪几种？蜗杆传动的主要失效形式有哪几种？5.轴按承载情况分为哪几种？轴常见的失效形式有哪些？6.联轴器与离合器各分为哪几类？各满足哪些基本要求？7.弹簧的主要类型和功用是什么？8.可拆卸联接和不可拆卸联接的主要类型有哪些？9.零件和构件的本质区别是什么？第二节螺栓联接综合实验一、实验目的1.了解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况。
机械设计实验指导书
《机械设计》实验指导书前言实验是机械设计课程中重要的实践性环节，通过实验不仅可以验证理论知识，加深对理论知识的理解，而且可以培养同学的动手能力，观察分析能力和勇于探索的创新精神。
机械设计实验是《机械设计》课程的重要实践环节，其教学目标是使学生更好地理解和深刻地把握课程的基本知识，并在此基础上训练学生动手能力、综合分析问题和创新设计的能力，按照《机械设计》课程教学大纲的要求，编写了此实验指导书，设置的具体实验项目：带传动效率实验、轴系结构设计与分析实验、减速器拆装实验3项实验。
实验一 带传动效率实验实验学时：2 实验类型：验证一、实验目的了解带传动实验台的组成和工作原理；观察带传动中的弹性滑动现象，以及它们与带传递的载荷和转速之间的关系。
测定传动效率和滑动率与所传递的载荷和转速之间的关系，绘制带传动的效率曲线和滑动曲线。
二、实验原理、方法和手段带传动原理是张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力。
带传动的效率，当主动轮与从动轮直径相等，即传动比i=1时，可按下式求得1122n T n T ==主动轮的功率从动轮的功率η式中：T 1 ——输入力矩，N·m ；T 2 ——输出力矩，N·m ； n 1 ——输入转速，r/min ； n 2 ——输出转速，r/min 。
由于带的紧边与松边拉力不等，使带的两边弹性形变不等引起带与轮面的微量相对滑动称为弹性滑动。
带传动在工作中的滑动程度用滑动系数ε表示，它是随负载的大小而变化的。
可按下式求得121n n n -=ε 式中： n 1 ——输入转速，r/min ； n 2 ——输入转速，r/min 。
滑动曲线就是表示带在不同负载时滑动的程度的曲线，可分别以主动轮转速和负荷档位为横坐标，以滑动系数ε为纵坐标来绘制。
三、实验条件1．柜式带传动效率测试分析实验台。
2．笔、草稿纸(此项自带)。
四、实验内容与步骤1．根据实验要求加初拉力（调整张紧螺丝）。
(机械制造行业)计算机绘图机械优化设计实验指导书
《三维实体造型》《计算机绘图》《机械优化设计》实验指导书《三维实体造型》实验指导书前言实验是掌握科学技术的重要手段。
通过《三维实体造型》课程实验，使学生受到实验方法和实验技能的基本训练，加深对三维实体造型方法的理解，掌握用ProE软件进行实体造型的基本技能，做到理论与实践相结合。
本实验指导书内容包括：实验一，草绘截面；实验二，创建零件特征模型；实验三，创建装配体模型；实验四，工程图的生成与编辑。
目录实验一草绘截面……………………………………………实验二创建零件特征模型…………………………………实验三创建装配体模型……………………………………实验四工程图的生成与编辑………………………………实验一草绘截面1．实验目的(1) 了解Pro/E软件的安装方法；(2) 熟悉Pro/E软件的草绘和三维模型创建界面；(3) 掌握零件截面的草绘方法；2．实验设备Pro/E软件、高档HP计算机。
3．实验方法草绘、约束4．实验内容(1）熟悉Pro/E软件界面(2）绘制一个截面草图——吊钩平面图5.实验步骤(1）进入Pro/E软件界面，熟悉界面各区域；(2) 由“新建”进入草绘界面，熟悉各图元绘制、尺寸标注与编辑、约束等工具(3) 按先已知线段，再中间线段，后连接线段；先直线后弧线的顺序绘制吊钩注意：灵活使用约束方法将大大提高绘图速度。
6.考核要求当场评定成绩。
根据操作规范情况、草图质量给出优、良、中、及格和不及格，并及时登记成绩。
实验二创建零件特征模型1．实验目的(1) 熟悉三维模型创建界面；(2) 掌握各种三维零件特征模型的创建方法；（3）掌握零件表面渲染方法；（4）掌握基准点、轴、面的创建方法；(5) 培养学生的空间构思能力和创新设计能力。
2．实验设备Pro/E软件、高档HP计算机。
3．实验方法拉伸、旋转、扫描、圆角、拔模、渲染、创建基准。
4．实验内容用各种方法创建：连杆、瓶口座、酒瓶、法兰盘、斜面模型、沙发、变形接头、吊钩、螺栓、斜孔模型5.实验步骤(1)由“新建”—“零件”进入零件建模界面(2)用拉伸方法创建：①连杆模型；②两圆柱筒相贯模型—四通管接头（自行设计）。
机械设计实验指导书
机械设计实验指导书机械工程学院前言《机械设计实验指导书》是根据《机械设计》教学大纲要求，对机械类、近机类本科教学基本要求，结合我院的实际情况编写的。
机械设计实验是配合理论学习开设的一门重要的实践课程。
通过实验可以使学生加深对《机械设计》课程的基本概念、基本理论的理解，初步掌握机械设计的基本技能，提高学生分析问题和解决问题的能力。
每个实验项目包括：实验目的、实验原理、实验方法和操作步骤等内容。
在编写过程中，参考了有关的教材、仪器设备使用说明及兄弟院校实验教材。
全书由赵小军老师编写，并绘制所有插图，最后整理完成。
编写过程中，得到机制教研室全体教师的大力支持和帮助，在此表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免有误漏，不妥之处，恳请读者批评指正。
目录目录错误!未定义书签。
学生实验守则错误!未定义书签。
实验一、平面机构运动简图测绘与分析错误!未定义书签。
实验二、机械传动的特性与运动分析错误!未定义书签。
实验三、渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定错误!未定义书签。
实验四、渐开线齿轮齿廓的范成错误!未定义书签。
实验五、减速器的拆装及结构分析错误!未定义书签。
实验六、轴系结构设计错误!未定义书签。
实验七、轴系结构的测绘与分析错误!未定义书签。
学生实验守则1．学生必须遵守实验室各项规章制度，进入实验室，要服从教师的指导和安排，在规定的房间和设备仪器上操作。
2．实验前应根据教学要求做好预习，准备好实验用书、文具、纸张及计算器等。
3．按时到达实验室，不迟到，不早退，不得无故缺课。
4．认真上好实验课，积极思考，仔细观察和测取数据，做到人人动手，互相配合，使实验获得正确的结果。
5．爱护实验设备和器材，了解有关设备仪器的性能和使用方法，严格按照安全操作规程，并在教师的指导下进行操作。
6．设备仪器发生故障时，学生要及时报告指导教师和管理人员，保护现场。
因违反实验室制度和操作规范而造成设备仪器损坏的，除按学校有关规定做出书面检查外，还应根据损失大小予以经济赔偿。
《机械优化设计》实验指导书
机械优化设计》实验指导书武秋敏编写院系：印刷包装工程学院专业：印刷机械西安理工大学二00 七年九月上机实验说明【实验环境】操作系统：Microsoft Win dows XP应用软件：Visual C++或TC。
【实验要求】1、每次实验前，熟悉实验目的、实验内容及相关的基本理论知识。
2、无特殊要求，原则上实验为1人1组，必须独立完成。
3、实验所用机器最好固定，以便更好地实现实验之间的延续性和相关性，并便于检查。
4、按要求认真做好实验过程及结果记录。
【实验项目及学时分配】本实验共计2【实验报告和考核】1、实验报告必需采用统一的实验报告纸，撰写符合一定的规范，详见实验报告撰写格式及规范。
（一）预习准备部分1.预习本次实验指导书中一、二、三部分内容。
2.按照程序框图试写出汇编程序。
（二）实验过程部分1.写出经过上机调试后正确的程序，并说明程序的功能、结构。
2.记录4000〜40FFH内容在执行程序前后的数据结果。
3.调试说明，包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的, 并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。
（三）实验总结部分实验（一）【实验题目】一维搜索方法【实验目的】1．熟悉一维搜索的方法－黄金分割法，掌握其基本原理和迭代过程；2．利用计算语言（ C 语言）编制优化迭代程序，并用给定实例进行迭代验证。
【实验内容】1．根据黄金分割算法的原理，画出计算框图；2 .应用黄金分割算法，计算：函数F（X）=X2+2X，在搜索区间-3 < x< 5时，求解其极小点X*。
【思考题】说明两种常用的一维搜索方法，并简要说明其算法的基本思想。
【实验报告要求】1.预习准备部分：给出实验目的、实验内容，并绘制程序框图；2.实验过程部分：编写上机程序并将重点语句进行注释；详细描述程序的调过程（包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析。
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《机械优化设计》实验指导书
吴和平谢宋良编写
广东工业大学机电工程学院
二00六年7月印刷
实验项目名称:一维优化程序的设计、调试与运用
实验项目性质: 普通
所属课程名称: 高等机械创新设计
实验计划学时: 课内2学时
一、实验目的
通过本实验使学生了解常用一维优化方法的基本原理和特点,并通过对某种具体方法的编程调试及验证，加深对该方法基本理论的理解，并培养学生独立编程能力。
二、实验内容和要求
学生自主从进退法、黄金分割法、二次插值法中任选一种，自编程序，调试验证后对实验指导书中所给一维问题进行求解。
三、实验主要仪器设备和材料
计算机
四、实验方法、步骤及结果测试
1、复习教材中有关一维优化的基本理论与基本方法；
2、选定某种方法，根据其算法框图编程；
3、在计算机上用例题调试、验证；
4、用调试好的程序求解下列所给一维优化问题。
用自编优化程序求解下列一维优化问题：
1、
10124)(m in 2+-=x x x F 搜索区间：[1，3]，迭代精度E1=10-5
2、
60645)(m in 234+-+-=x x x x x F 搜索区间：[1，10]，迭代精度E1=10-5
3、2)2)(1()(m in -+=x x x F
搜索区间：[-3，6]，迭代精度E1=10-5
4、
3728)(m in 23+--=x x x x F 搜索区间：[0，6]，迭代精度E1=10-5
五、思考题
1、常用一维优化方法有哪些？
2、进退法、黄金分割法、二次插值法基本原理是什么？各有什么特点？
六、实验报告内容要求
1、所选优化方法基本原理简述；
2、自编优化方法程序的打印文本；
3、考核题计算结果。
4、思考题解答。
实验项目名称:多维无约束优化程序的设计、调试与运用实验项目性质: 普通
所属课程名称: 高等机械创新设计
实验计划学时: 课内2学时
一、实验目的
通过本实验使学生了解常用多维无约束优化方法的基本原理和特点，并通过对某种具体方法的编程、调试及验证，加深对该设计方法基本理论的理解，并培养学生计算机编程能力。
二、实验内容
学生自主从常用的坐标轮换法、鲍威尔法、变尺度法中任选一种,根据算法框图编程或对已有程序进行调试、验证，并对实验指导书中所给多维无约束问题进行求解。
三、实验主要仪器设备和材料
计算机
四、实验方法、步骤及结果测试
1、复习常用多维无约束优化方法的基本理论与基本方法；
2、选定某方法，根据其算法框图编程或阅读所提供的程序；
3、在计算机上用例题调试、验证；
4、用调试好的程序求解下列所给多维无约束优化问题。
用调试好的程序求解下列无约束问题：
]9,8[
)6
(
)5
(4
)
(
min
1
2
2
2
1
=
-
+
-
= X
x x
x
F
初始点
变量一的搜索区间：[1，10]变量二的搜索区间：[-2，8]収敛精度：EP=10-5
]2,1[
)7
(
)
11
(
)
(
min
2
2
2
2
1
2
2
2
1
=
-
+
+
-
+
= X
x
x
x
x
x
F
初始点
变量一的搜索区间：[0，10]变量二的搜索区间：[1，7]収敛精度：EP=10-5
]1,1[
)
681
2324
84
49
49
(
)1
12
(
)
(
min
3
2
2
1
2
1
2
2
2
1
=
-
+
+
+
+
-
+
= X
x
x
x
x
x
x
x
F
初始点
变量一的搜索区间：[-3，10]变量二的搜索区间：[-2，7]
収敛精度：EP=10-5
五、思考题
1、常用多维无约束优化方法有哪些？
2、坐标轮换法、鲍威尔法、变尺度法基本原理是什么？各有什么特点？
六、实验报告内容要求
1、所选优化方法基本原理简述；
2、自编优化方法程序的打印文本；
3、考核题计算结果。
4、思考题解答。
实验项目名称:多维有约束优化程序的调试与运用
实验项目性质: 普通
所属课程名称: 高等机械创新设计
实验计划学时: 课内2学时
一、实验目的
通过本实验使学生了解常用多维有约束优化方法的基本原理和特点，并通过对某种具体方法的程序调试及验证，加深对该设计方法的基本理论的理解，并掌握常用优化程序的使用方法。
二、实验内容
阅读理解已调试好的复合形法程序，并对该程序加以验证，用该程序对实验指导书中所给多维有约束问题进行求解。
三、实验主要仪器设备和材料
计算机
四、实验方法、步骤及结果测试
1、复习常用多维有约束优化的基本理论与基本方法；
2、根据复合形法算法框图阅读理解所提供的程序；
3、用例题调试并验证；
4、用调试好的程序求解下列多维有约束优化问题。
用复合形法优化程序求解下列有约束问题： 1、
212122216422)(m in x x x x x x x F ---+=
)(0
)(0
55)(0
2)(:.132221211≥=≥=≥--=≥--=x X g x X g x x X g x x X g t s
变量一的搜索区间：[-2，10]
变量二的搜索区间：[-3，6]
收敛精度：EP=10-6
2、
5.0)(0
)(0
4)(:.)3()(min 132222112221≥-=≥=≥--=+-=x X g x X g x x X g t s x x x F
变量一的搜索区间：[-3，10]
变量二的搜索区间：[-1，6]
收敛精度：EP=10-6
3、
11)(0
8)(0
6)(0
)(0
)(60410)(min 2152413221121212
221≥--=≥-=≥-=≥=≥=+---+=x x X g x X g x X g x X g x X g x x x x x x x F 变量一的搜索区间：[-10，10] 变量二的搜索区间：[1，20] 收敛精度：EP=10-6
五、思考题
1、常用多维有约束优化方法有哪些？
2、复合形法基本思想是什么？有什么特点？
六、实验报告内容要求
1、复合形法基本原理简述；
2、该方法的程序框图；
3、考核题计算结果。
4、思考题解答。
实验项目名称:连杆机构优化设计（课本最后一章例子）实验项目性质: 综合
所属课程名称: 高等机械创新设计
实验计划学时: 课内2学时
一、实验目的
通过本实验使学生了解运用优化设计方法解决实际问题的一般步骤及方法，培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实
际问题能力。
二、实验内容
学生根据自己的兴趣对某一小型机械设计问题进行优化设计。
三、实验主要仪器设备和材料
计算机
四、实验方法、步骤及结果测试
对所选机械设计问题（如下列连杆机构再现轨迹的优化设计）建立数学模型；然后选择恰当的优化方法编程或用实验三中已调试好的复合形法程序计算。
并对计算机输出结果进行分析。
连杆机构再现轨迹的优化设计
已知给定轨迹曲线)(x f y =，其上１２个主要点的坐标见下表，并给定 15][=γ。
（该机构主要传递运动，对动力特性要求不高）。
试设计一曲柄摇杆机构，使其连杆上点Ｍ的连杆曲线
)(M M x f y =最佳逼近已知曲线)(x f y =.
点序号
1 2 3 4 -
x
76.5729702 77.4418952 66.3507741 47.5287212 -
y
112.452237
77.7668268
61.1583279
57.6146552
ϕ
00
300
600
900
点序号
5
6
7
8
五、思考题
1、什么是数学模型三要素？
2、如何确定计算机输出结果的正确与否？
六、实验报告内容
1、该机械设计的数学模型；
2、计算结果及其分析；
3、思考题解答。