机械创新设计实验实验报告
—气动加工中心的设计
一、实验目的
1、熟悉慧鱼模型的各个模块，了解机器人的基本结构。
2、能够运用计算机编程，合理控制机器人的运动。
3、通过实验提高动手能力和创新技能，对创造技法有一定的了解。
4、了解的气动加工中心结构原理、结构特点、结构与运动之间的关系。
5、了解气动加工中心气阀与活塞之间如何协调运动、定准点位进行加工。
二、实验仪器
1）Computig Starter模型一套；
2）慧鱼专用电源一套；
3）PC机一台；
4）LLWIN 软件一套；
5）智能接口板一块；
6）还根据不同的实验机器人，包括可充电电池和远红外遥控添加组等设备。
三、机器人的机械本体结构
气动加工中心的实物图如图所示，气动加工中心具有两自由度，通过三个气阀开
关、一个气泵和一个弹簧来实现。小磁铁M1负责摆臂左摆，小磁铁M2负责摆臂右摆，小磁铁M3负责加工器械推出，弹簧将加工器械收回，开关E8发出指令开始一组动作。气动加工中心展示了一个完全的简单的具有两个自由度的机械手臂的运动。气动加工中心通过M1、M2控制左右旋转，然后由M3和弹簧控制加工器械的伸缩。气动加工中心在两个自由度方向同时进行旋转、伸缩运动。在控制程序中设置了小磁铁M1、M2、M3的开闭时间因此能控制气动加工中心进行两个位置的加工。两个点位加工完毕，摆臂复位。
接口板输入输出端口测试表
E8 程序运行控制开关
M1 摆臂左方向摆动时充气用磁铁开关
M2 摆臂右方向摆动时充气用磁铁开关
M3 加工零件
四、机器人实验控制程序
第一题 考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显着性水平为。 1.SSE的公式 2.SSA的公式 3.将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面 P=，远小于，所以是显着的 “方差分析” “响应C1C2C3C4” “选单因素未重叠” 4.打开Minitab，复制表格， “统计” 点击“比较”勾选第一个，确定 结果:工作表3 单因子方差分析:60度,65度,70度,75度 来源自由度SSMSFP 因子误差合计 S==%R-Sq（调整）=% 平均值（基于合并标准差）的单组95%置信区间 水平N平均值标准差------+---------+---------+---------+--- 60度度度度合并标准差= Tukey95%同时置信区间 所有配对比较 单组置信水平=% 60度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 65度度度度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 70度度度减自: 下限中心上限------+---------+---------+---------+--- 75度获得结果，区间相交包含的不明显，反之明显 第二题 为研究线路板焊点拉拔力与烘烤温度、烘烤时间和焊剂量之间关系。从生产过程中收集20批数据，见下表: 1.将表格粘贴进Minitab，然后“统计”“回归”“回归”“响应，变量”“图形，四 合一” 2.P小于，显着 4.残差分析 第三题 钢片在镀锌前需要用酸洗方法除锈， 为提高除锈效率，缩短酸洗时间，需 要寻找好的工艺参数。现在试验中考 察如下因子与水平：
结构优化设计实验报告 1.实验背景 结构优化能在保证安全使用的前提下保证工程结构减重，提高工程的经济效益，这也是课程练习的有效补充。 2.实验课题 问题1：考察最速下降法、拟牛顿法（DFP，BFGS）、单纯形法的性能，使用matlab中的fminunc 和fminsearch 函数。 ●目标函数1: 目标函数，多元二次函数 其中，，,, 初值 ●目标函数2 1.3 结果分析：从上述结果可以看出牛顿法具有较好的稳定性，最速下降法和单纯形法在求解超越函数时稳定性不佳，最速下降法迭代次数最少，单纯形法
迭代次数最多。 问题2：使用matlab中的linprog和quadprog函数验证作业的正确性。 用单纯形法求解线性规划问题的最优解 ●目标函数1 6 , 运行结果： 单纯形法的解析解 用两相法求解线性规划问题的最优解 ●目标函数2 , 运行结果: 单纯形法的解析解 求解二次规划问题的最优解 ●目标函数2 , , 运行结果：
问题3：用Matlab命令函数fmincon求解非线性约束规划问题 ●目标函数1 运行结果： 迭代次数：8 ●目标函数2 运行结果： 迭代次数：16 问题4：用Matlab命令函数fmincon求解人字形钢管架优化问题。已知：2F = 600kN，2B = 6 m，T=5 mm，钢管材料E = 210 GPa，密度=, 许用应力[ ]=160MPa，根据工艺要求2m ≤ h≤6m ，20mm ≤ D≤300mm 。求h , D 使总重量W为最小。
求 目标函数1 运行结果：
迭代次数：8 问题5：修改满应力程序opt4_1.m 和齿形法程序opt4_2.m ，自行设计一个超静定桁架结构，并对其进行优化。要求: （1）设计变量数目不小于2； （2）给出应力的解析表达式； （3）建立以重量最小为目标函数、应力为约束的优化模型。 分别用满应立法和齿轮法求解图2超静定结构，已知材料完全相同， ， , 2000,1500==σσ ， 满应力法和齿轮法运行结果：
试验优化设计与分析(教材) 成果总结 成果完成人：任露泉，丛茜，杨印生，李建桥，佟金成果完成单位：吉林大学 推荐等级建议：二等奖
1.立项背景 在现代社会实现过程和目标的最优化，已成为解决科学研究、工程设计、生产管理以及其他方面实际问题的一项重要原则。试验优化技术因其具有设计灵活、计算简便、试验次数少、优化成果多、可靠性高、适用面广等特点，已成为现代设计方法中一个先进的设计方法，成为发达国家企业界人士、工程技术人员、研究人员和管理人员的必备技术，它对于创造利润和提高生产率起着巨大的作用。因此在我国为了赶超世界先进水平，促进科研、生产和管理事业的发展，编著相关教材，大力推广与应用试验优化技术，不仅具有普遍的实际意义，也具有一定的迫切性。 20世纪80年代初，鉴于国民经济建设实践和科学技术研究中对试验优化技术的广泛需求，为推动教学改革、提高教学质量，任露泉教授对试验优化理论与技术进行了深入系统研究，为本科生开设了“试验设计”课程，为研究生开设了“试验优化技术”课程，并于1987年由机械工业出版社出版了教材《试验优化技术》，产生了很高的学术与技术影响。 2001年任露泉教授在《试验优化技术》一书的基础上编著了《试验优化设计与分析》教材，由吉林科技出版社出版发行。该教材是对1987年出版的《试验优化技术》的修改、补充和发展。作者根据对试验优化的教学和科研应用的多年实践与体会，为适应读者学习与使用的实际需要，调整修改了原书中的部分内容和一些方法的设计程式；补充了一些试验优化设计的新方法、新技术；增添了试验优化的一些最新应用实例；并增加了试验优化分析一篇。 本教材2001年获吉林省长白山优秀图书一等奖，2002年被遴选为教育部全国研究生教学用书，再次出版发行，2004年获吉林省教学成果一等奖。 2.教材内容 本教材万字，共分三篇二十一章。第一篇试验设计，除正交设计、干扰控制设计与数据处理等常用技术外,还介绍SN比设计、均匀设计、广义设计、调优运算及稳健设计等正交试验设计技术的拓广应用和现代发展的最新方法；第二篇回归设计，除各种回归的正交设计、旋转设计、饱和设计、多项式设计、还介绍多次变换设计、交互作用搜索设计、混料设计以及D-最优设计等回归设计技术的进一步完善与最新应用技术；在第三篇试验优化技术分析中,介绍了试验数据处理过程中经常遇到的难题及其解决办法，数据分析的最新研究成果及其应用实例。例如：有偏估计、PPR分析、探索性数据分析等；此外还介绍了试验优化的常用统计软件。 3.教材特点
优化设计实验报告
无约束非线性规划问题 ) sin(1)(min 2 2 35x e x x x x f x -+-++= fun='(x^5+x^3+x^2-1)/(exp(x^2)+sin(-x))'; ezplot(fun,[-2,2]); [xopt,fopt,exitflag,output]=fminbnd(fun,-2,2) 输出： xopt = 0.2176 fopt = -1.1312 exitflag = 1 output = iterations: 12 funcCount: 13 algorithm: 'golden section search, parabolic interpolation' message: [1x112 char]
二维无约束非线性函数最优解 )12424()(min 2212 2211++++=x x x x x e X f x fun='exp(x(1))*(4*x(1)^2+2*x(2)^2+4*x(1)*x(2)+2*x(2)+1)'; x0=[0,0]; options=optimset('largescale','off','display','iter','tolx',1e-8,'tolfun',1e-8); [x,fval,exitflag,output,grad,hessian]=fminunc(fun,x0,options) f='exp(x)*(4*x^2+2*y^2+4*x*y+2*y+1)'; ezmesh(f); First-order Iteration Func-count f(x) Step-size optimality 0 3 1 2 1 9 0.717044 0.125092 1.05 2 15 0.073904 10 1.28 3 21 0.000428524 0.430857 0.0746 4 24 0.000144084 1 0.0435 5 27 1.95236e-008 1 0.000487 6 30 6.63092e-010 1 9.82e-005 7 33 1.46436e-015 1 4.91e-008 Local minimum possible. fminunc stopped because it cannot decrease the objective function along the current search direction. Computing finite-difference Hessian using user-supplied objective function. x = 0.5000 -1.0000 fval = 1.4644e-015 exitflag = 5 output =
目录 （一）模具设计过程 (1) （二）钻床接线 (6) （三）创新设计 (9) （四）总结 (10)
（一）模具设计过程 一：实验目的 （1）了解注射成型模具的常见类型及结构 （2）掌握注射模具的整体结构及单分型面模具的拆装 （3）了解注射成型模具的组成部分的结构和功能 成型原理：将颗粒状或粉状塑料加热熔化呈流动态后，以高压和较快的速度注入温度较低的闭合模腔中，在模具的冷却作用下固化并定型，得到具有特定形状和质量的塑件。 二：实验要求 （1）对新拆装模具零件进行测绘，按要求画出相应的零件结构图 （2）熟悉拆装过程及有关的操作规则 三：准备工作 （1）选择注塑模具一副 （2）选择好必要的操作工具：包括内角扳手、钳工台、旋具、润滑油、等（3）选择好测量工具：钢直尺、游标卡尺、等量具（注意：测量取整数）四：模具的拆装步骤 （1）上下模分离，左右分别摆放 （2）冲出定位销，松动内六角螺钉，将上下模分别拆分，并按顺序摆放（3）对拆分的模具进行测量并作好记录 （4）安装从下往上的顺序进行组装，并上好润滑油 五：模具的绘制 （1）定模座板
1：拉伸出带四个销孔和一个浇注口的实体2：拉伸出定位圈 （2）型腔板 1：拉伸出下半面为弧形的实体 2：拉伸切除销孔 （4）动模板
1：拉伸出上半部分为弧形的实体2：拉伸切除销孔 （五）顶针固定板 1：拉伸出固定板 2：拉伸出各个顶针和导柱（六）左右模板 1：拉伸出带孔的实体 2：倒角
（七）推板 1：拉伸出带孔实体 2：倒角 （八）动模底板 1：拉伸出带孔实体 2：倒角 （九）销钉及螺丝钉 销钉可用拉伸做出，螺丝钉可用拉伸和混合扫描切口做出（十）组装
机械创新设计案例 我们知道，目前，机械产品的国际竞争非常激烈，要保持和发展我国机械产品在机械市场中的份额，关键靠的就是创新。我们要摆脱现在在机械创新设计上的落后局面，就要我国机械人才的创新设计能力。 机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。 案例一：新型内燃机的开发实例 一般圆柱凸轮机构是将凸轮的回转运动变为从动杆的往复运动，而此处利用反动作，即当活塞往复运动时，通过连杆端部的滑块在凸轮槽中滑动而推动凸轮转动，经输出轴输出转矩。活塞往复两次，凸轮旋转360°。系统中没有飞轮，控制回转运动平稳。 这种无曲轴式活塞发动机若将圆柱凸轮安装在发动机的中心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过改变圆柱凸轮的凸轮轮廓形状可以改变输出轴的转速，达到减速增矩的目的。这种凸轮式无曲轴发动机已用于船舶、重型机械、建筑机械等行业。 旋转式发动机与传统的往复式发动机相比，在输出功率相同时，
具有体积小、重量轻、噪声低、旋转速度范围大以及结构简单等优点，但在实用化生产的过程中还有许多问题需要解决。 随着生产科学技术的发展，必然会出现更多新型的内燃机和动力机械。人们总是在发现矛盾和解决矛盾的过程中不断取得进步。而在开发设计过程中敢于突破，善于运用类比、组合、替代等创新技法，认真进行科学分析，将会使人们得到更多创新的、进步的、高级的产品。 案例二：圆柱凸轮数控铣削装置的创新设计实例 圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成本较低的圆柱凸轮加工装置。圆柱凸轮数控铣削装置包括工作台直线运动坐标轴和工件回转运动坐标轴，在加工圆柱凸轮时，本装置根据数控加工程序控制工件作旋转进给运动和直线进给运动，通过普通立式铣床工作台的垂直运动进行切深调整，这样就可以实现一条凸轮曲线槽的连续自动化加工。 案例一图
福建农林大学金山学院实验报告 系（教研室）：信息与机电工程系专业：机械设计制造及其自动化年级：2008 实验课程：优化设计姓名：学号：实验室号：_1# 607 计算机号：实验时间：指导教师签字：成绩： 一、实验目的 通过实验教学加深学生对优化设计方法的理解，培养学生程序调试和出错处理的能力，提高学生应用优化设计方法和程序设计的能力。 本实验课程的基本要求： 1）熟悉VB集成开发环境的使用，掌握设计程序和调试程序的基本方法。 2）掌握一些重要优化算法，并具有较强的编程能力和解决实际优化问题的能力。 3）具有设计简单综合应用型程序的能力。 二、实验内容及进度安排 1、进退法2学时 2、黄金分割法2学时 3、基于最优步长的坐标轮换法2学时 4、鲍威尔法4学时 三、实验设备 微型计算机100台以上，并已安装Visual Basic 6.0。 四、实验要求 1. 设计程序总体编程结构，根据程序N-S图，设计编写出程序； 2. 完成程序调试，并进行实验结果分析； 3. 完成实验报告。 五、实验注意事项 1. 树立严肃认真、一丝不苟的工作精神，养成实验时的正确方法和良好习惯，维护国 家财产不受损失； 2. 严格遵守实验室的规章制度，注意保持实验室内整洁； 3. 上机过程中注意保存程序，以免数据丢失，结束后应存储到个人移动设备并关闭计 算机； 4. 认真做好上机前的准备工作，实验后认真完成实验报告。 六、实验操作步骤及方法 （一）.上机前的准备工作包括以下几个方面 1.复习和掌握与本次实验有关的教学内容。 2.根据实验的内容，对问题进行认真的分析，搞清楚要解决的问题是什么？给定的条件 是什么？要求的结果是什么？需要使用什么类型的数据（如整型、实型、双精度型、字符型等）？制定好程序总体编程结构。 3.根据程序N-S图，设计、编写出程序，在纸上编写好相关功能的事件代码。
《机械创新设计方法》结课报告设计题目：脚踏儿童滑板车 学生姓名：刘凡 学号： 103004010303 班级：机制1003 任课教师：张融 2011 年 5 月 29 日
1. 运用《机械创新设计方法》课程所学的创新思维、创新技法，以及机械系统方案设计、机构设计、结构设计等方面的创新知识，针对某一你所熟悉的产品、设备或零件，提出你在上述某一方面的具体的创新与改进措施。 2. 设计课题在主题框架内可自行确定，课题可以是机构设计，结构设计，外观设计，创新设计等； 3. 每个课题可一人一题，也可两人或三人一题，但需要有较明确的分工；
一．拟定设计任务书 1.设计原由 脚踏儿童滑板车是时下一种时尚的运动休闲工具，深受广大儿童的喜爱。脚踏儿童滑板车适合3-5岁左右的孩子玩耍。脚踏儿童滑板车是继滑板车几年前在我国流行之后的又一儿童运动健身类玩具。脚踏儿童滑板车的前身是比较专业型滑板车改进而来。而滑板车是继滑板之后的又一类运动型新产品，名副其实－－滑板车（Bicman），速度可以达到20公里/时，这种新型产品来源于世界科技先进大国日本，但却是一位德国工人发明的，它是一种简单的省力运动机械。 早在三年前，滑板车已经传入我国，只不过当时价格太高，很少人对它产生兴趣。直到这阵子，它的价格猛然下降，加上产家们对它加紧疯狂推销，使它"人气大旺"，最重要的是玩滑板车必须有高度的悟性和胆量，这正符合想象力丰富，喜欢挑战的青少年们的口味，如今滑板车已成为青少年新一代的潮流运动产品。可见，它的魅力可不逊于滑板哦！所以我们对其进行改进由原来的脚滑变成脚踏！这个设计是基于个人创意一个大的提升，希望我的设计能给小朋友带来更多的乐趣，给企业带来效益！ 2.设计技术条件 1．设计技术条件需要速练得掌握SolidWorks软件的基本操作，通过SolidWorks软件设计出零件的模型，然后零件图组装成装备体，最后生成二维工程图。 2.设计零件的前提是掌握齿轮齿合条件，计算出一些技术参数后方可画出齿合的齿轮。掌握蜗轮蜗杆的齿合条件，并比较两者的优缺点，选取最佳方案. 二．功能原理与工作原理分析 功能原理：脚踏踏板，踏板带动棘轮，棘轮带动齿轮，齿轮带动车轴，最后车轮前进。 工作原理：就是利用脚踏带动棘轮，棘轮将速度传递给齿轮，这样就可以带动小车不断前进。 三．国内外同类产品现状 在驱动方式上国内有许多不同点，有人力驱动的，有电能驱动，但总体来说都朝着使使用者更加舒适和环保节能等方向发展。在传动方向有齿轮传动，蜗轮蜗杆，链条等不同的传动方式。国内外滑板车上常能看到以圆锥齿轮，轴传动，棘轮棘爪传动无链传动等多种方式设计的滑板车。在材料方面碳纤维，复合材料，镁铝合金，铝合金等因其优良的材料特性而被广泛的应用于该产品上。 四．机构方案评价
第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。 常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计 关联： 机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。 创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计 第二讲 1简述创造性思维四大特性
(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。 影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。 概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技 术，并利用于其他新事物。 特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。 实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离 第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。 （1）物场要素变换：电磁场取代机械场 （2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺） 第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的 想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想 的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。 ２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合
实验优化设计考试答案 精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
第一题 考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显着性水平为。 1.SSE的公式 2.SSA的公式 3.将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面 P=，远小于，所以是显着 的 4.打开Minitab，复制表 格，“统计”“方差分 析”“选单因素未重 叠”“响应 C1C2C3C4” 点击“比较”勾选第一 个，确定 结果: 工作表 3 单因子方差分析: 60度, 65度, 70度, 75度 来源自由度 SS MS F P 因子 3
误差 16 合计 19 S = R-Sq = % R-Sq（调整） = % 平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间水平 N 平均值标准差 ------+---------+---------+---------+--- 60度 5 (------*------) 65度 5 (------*------) 70度 5 (------*------) 75度 5 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 合并标准差 = Tukey 95% 同时置信区间 所有配对比较 单组置信水平 = % 60度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 65度 (------*------) 70度 (------*-----) 75度 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 65度减自: 下限中心上限 ------+---------+---------+---------+--- 70度 (------*-----) 75度 (------*------) ------+---------+---------+---------+--- 70度减自:
优化设计实验指导书 潍坊学院机电工程学院 2008年10月 目录
实验一黄金分割法 (2) 实验二二次插值法 (5) 实验三 Powell法 (8) 实验四复合形法 (12) 实验五惩罚函数法 (19)
实验一黄金分割法 一、实验目的 1、加深对黄金分割法的基本理论和算法框图及步骤的理解。 2、培养学生独立编制、调试黄金分割法C语言程序的能力。 3、掌握常用优化方法程序的使用方法。 4、培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力。 二、实验内容 1、编制调试黄金分割法C语言程序。 2、利用调试好的C语言程序进行实例计算。 3、根据实验结果写实验报告 三、实验设备及工作原理 1、设备简介 装有Windows系统及C语言系统程序的微型计算机，每人一台。 2、黄金分割法(0.618法)原理 0.618法适用于区间上任何单峰函数求极小点的问题。对函数除“单峰”外不作 其它要求，甚至可以不连续。因此此法适用面相当广。 0.618法采用了区间消去法的基本原理，在搜索区间内适当插入两点和，它们把 分为三段，通过比较和点处的函数值，就可以消去最左段或最右段，即完成一次迭代。 然后再在保留下来的区间上作同样处理，反复迭代，可将极小点所在区间无限缩小。 现在的问题是：在每次迭代中如何设置插入点的位置，才能保证简捷而迅速地找到极小点。 在0.618法中，每次迭代后留下区间内包含一个插入点，该点函数值已计算过，因此以后的每次迭代只需插入一个新点，计算出新点的函数值就可以进行比较。 设初始区间[a,b]的长为L。为了迅速缩短区间，应考虑下述两个原则：（1）等比收缩原理——使区间每一项的缩小率不变，用表示(0<λ<1)。 （2）对称原理——使两插入点x1和x2，在[a,b]中位置对称，即消去任何一边区间[a,x1]或[x2,b]，都剩下等长区间。 即有 ax1=x2b 如图4-7所示，这里用ax1表示区间的长，余类同。若第一次收缩，如消去[x2,b]区间，则有：λ=(ax2)/(ab)=λL/L 若第二次收缩，插入新点x3，如消去区间[x1,x2]，则有λ=(ax1)/(ax2)=(1-λ)L/λL
机械优化设计 实 验 报 告 姓名：欧阳龙 学号：2007500817 班级：07机设一班
一、黄金分割法 1、 数学模型 2()2f x x x =+，56x -≤≤ 2、 黄金分割法简介 黄金分割法适用于单谷函数求极小值问题，且函数可以不连续。黄金分割法是建立在区间消去法原理基础上的试探方法，即在搜索区间[],a b 内适当插入两点1α、2α，并计算其函数值。1α、2α将区间分成三段。应用函数的单谷性质，通过函数值大小的比较，删去其中一段，使搜索区间得以缩短。然后再在保留下来的区间上作同样的处置，如此迭代下去，使搜索区间无限缩小，从而得到极小点的数值近似解。黄金分割法能使相邻两次都具有相同的缩短率0.618，故黄金分割法又称作0.618法。 3、黄金分割法程序清单 #include
慧鱼创意设计实验报告 篇一：慧鱼实验报告 华北电力大学 实验报告 实验名称: 慧鱼创意系统的实践与开发 课程名称：科技创新实践3 实验人：设制1301班施宗财 XX04410121 输电1402班张志聪 XX04400231 机电1401班侯文涛 XX044XX0 成绩：优秀 指导教师：房静 实验日期： 华北电力大学工程训练中心 | || | 隧道蔽障寻迹机器人 作品设计说明 一．研制背景及意义 我们知道，隧道、涵洞、高楼等工程建筑物发生事故时会发生坍塌，此时，救援人员是无法直接进入这些建筑物中进行营救工作的。同时，也没法得知里面的实际状况。为了解决这个问题，我们此次设计了这个隧道蔽障寻迹机器人，以期解决这个问题，以方便营救，代替人力进入这些复杂地段进行探测工作。
根据设计方案，我们先搭建了慧鱼模型，并进行了调试及简单的实地实验。 二、实验目的 1、认识了解慧鱼创意模型组合包中的各种功硬件。 2、了解ROBOPRO软件及编程。 3、了解慧鱼创意模型是如何控制与协调机构运动的。 4、锻炼机械创新能力，初步建立对机电一体化产品的认识。 三、实验原理 隧道机器人是一种代替人力进入到坍塌建筑物中的机器。能够进行蔽障、循迹，并且能够携带摄像头、红外探头、热敏、光敏、声敏电阻等的传感器进入复杂地段进行探测的机器。拥有很大的市场开发前景。 四、实验器材 1、“慧鱼”创意模型组合包。 2、“慧鱼”专用电源、数据线。 3、计算机一台。 4、“慧鱼”专用智能接口板。 5、ROBOPRO软件。 五、实验准备 认识“慧鱼”创意模型使用手册中已搭建的示例模型。 六、实验内容
1、根据慧鱼”创意模型使用手册，使用各种构件逐步搭建示例模型。 2、模型搭建好后连接相应电路。 3、在计算机上应用ROBOPRO软件编写相应程序，并通过数据线将程序下载到接口板中。 4、接通电源，调试程序。 5、验收成果并拆卸构件，放回原处。 七、实物成品图片展示 八、程序流程图 九、简单介绍功能 1、进入坍塌建筑物进行探测（可以加装摄像头以及探测头）； 2、寻找并避开障碍物； 3、给定轨迹，能迎着所给轨迹进行运动（走出轨迹以后，灯亮，同时蜂鸣器发声） 十、实物示范（实际效果图） 篇二：慧鱼创新设计实验报告 实验五慧鱼创新设计实验报告 姓名：宋俊超班级： 13机自专升本1班成绩：实验日期： 12月18日教师签字： 一、实验目的 1、培养学生用创造性思维方法，设计、搭建新型的机
机械创新设计心得(精选多篇) 第一篇：机械创新设计心得 有幸参加本次博亚杯机械创新设计大赛。不管是在准备过程中还是在比赛过程中，都学到了许多在平时的学习中所学不到和感受不到的东西。 参加比赛是对一个人各方面能力的全面锻炼。这是一个自我提升的过程。在这个过程中所得到的经验对以后的学习工作生活都很重要。总结自己团队的成败得失吸取成功团队的宝贵经验，个人觉得一个团队要取得成功以下几点非常重要： 首先需要一个优秀的领导者，在拥有必要的基本知识技能外还需要能够统筹全局，充分调动整个团队的积极性，发挥每个团队成员的长处，挖掘每个成员的潜能。这需要他能够准确把握宏观的方向也要注意很小的细节问题。 二，一个团结奋进的团队，不仅是个人能力有限，在思维的灵活、见识的广度、上个人都是无法和团队相比拟的。一个团结的团队会有不竭的动力，团员间互相鼓励保证了团队的旺盛的斗志。团员间相互交流相互理解使整个比赛过程更加协调。
三、明确的目标和坚定的信念以及不灭的斗志。坚持到最后就是胜利，说的容易但做起来却不是那么回事，很多时候在最需要坚持时，我们往往忘记了这句话。生活最怕没有目标，做一件事，参加一个比赛亦如此。没有一个明确而有强烈的目标很难取得比赛的成功。 四、各方面的支持。来自自己的内心，来自学校，来自老师。 比赛表面上是一件件参赛作品的比较，实质是思维和思想的比拼。在比赛中能够使自己在思想认识上得到提高在思维习惯上得到改善则是最大的收获。创新，一个不曾间断过的话题，但怎么做到创新，怎么才能有一个创新型的思维却很少有人做到。 另外，在比赛过程中和其他学校学生的交流，让我认识到了自己看到了现状。从对比中看到了自己的情况，对自己在今后的学习生活上也有很大的帮助，给自己今后在一些事情上的选择上提供了借鉴。 机械创新设计心得（2）： 大三花了将近半年的时间去搞第三届大学生机械创新设计大赛的作品，本来比赛早就完成了，开学还将所有的比赛花费的发票递交了上去，最后学校还要我们写一篇比赛心得，
《机械优化设计》 实验报告 班级: 机械设计（2）班 姓名：邓传淮 学号：0901102008
1 实验名称：一维搜索黄金分割法求最佳步长 2 实验目的：通过上机编程，理解一维搜索黄金分割法的原理，了解计算机在优化设计中的应用。 3 黄金分割法的基本原理 黄金分割法是用于一元函数f(x)在给定初始区间[a,b]内搜索极小点α*的一种方法。它是优化计算中的经典算法，以算法简单、收敛速度均匀、效果较好而著称，是许多优化算法的基础，但它只适用于一维区间上的凸函数[6]，即只在单峰区间内才能进行一维寻优，其收敛效率较低。其基本原理是：依照“去劣存优”原则、对称原则、以及等比收缩原则来逐步缩小搜索区间[7]。具体步骤是：在区间[a,b]内取点：a1 ，a2 把[a,b]分为三段。如果f(a1)>f(a2)，令a=a1,a1=a2,a2=a+r*(b-a)；如果f(a1) 4实验所编程序框图(1)进退发确定单峰区间的计算框图 （2）黄金分割法计算框图 5 程序源代码 （1）进退发确定单峰区间的程序源代码 #include 《机械创新设计》实验报告 班级机械1006班 姓名 学号 指导教师张融 日10 月5 年2013． 多功能助 力器实验题目： 绩成名姓孙翔 批阅教师实验日期 批阅日期同组成员 ****************************************************************************** 实验目的一、 1、发挥学生创造性培养学生的学习兴趣和综合素质；、将涉及内容和设计方法邮寄的融合到一起，使学生进一步掌握教2材核心内容，培养学生创造能力和工程设计能力； 、突破原有课程体系和内容的束缚，加强学科之间的交叉融合；3 4、培养学生善于观察生活以及结合创新科学技术服务于生活的理念。 所选课题的功能原理与工作原理分析；二、功能原理：多功能老人（残疾人）方便助力器，属于老人（残疾人）生活用建议坐便器结合起来的一款行动座椅、具。它是将老人方便助力器、多功能老年人（残疾人）用品，旨在协助老年人（残疾人）行动及上例如座板采用碳纤维，厕所，不仅如此，本项目还从材质上进行改革，整个产品易如拆装，并且满足产品设计轻量化原则；功能上透气舒适，方便在不用时将其拆卸，且便于更换损坏零件。工作原理： 行动不便的问通过支撑架的无力支撑作用解决老年人（残疾人）使得老年人行进题，将碳纤维材质做成坐板并使之安装在支撑架上，途中疲劳时可以坐下休息并且满座轻量化原则解决助力器笨重而不 便携带的问题；通过对坐板的改造，可以节省材料减轻产品重量，并且可以增加多功能助力器的另一功能——坐便器，通过提升坐便高度，帮助老年人解决起蹲不变的问题。本课题设计的创新点；三、、本课题将助力器、行动座椅、坐便器等功能综合一起；1 、产品结构简单易于拆装；2 3、产品材料新颖，牢固舒适； 4、产品设计采用轻量化原则；本课题设计的应用和发展前景；四、世纪下半叶，人类社会经历了人类历史上最为迅速的人口老20人口老龄化是世界人口发展的普遍趋势，龄化进程，尤其是发达国家。1%2005年全国是科学与经济不断发展进步的标志。而在我国，早在万人，占总岁以上人口达到10055人口抽样最新数据显示，我国651490160%人口数的。2006年统计数据表明，中国岁以上的人口是万人。占全国人口65岁以上的人口是10419，万人，占人口总数的%。可见在我国，老年群 机械创新设计心得(精选多篇) 有幸参加本次“博亚杯”机械创新设计大赛。不管是在准备过程中还是在比赛过程中，都学到了许多在平时的学习中所学不到和感受不到的东西。 参加比赛是对一个人各方面能力的全面锻炼。这是一个自我提升的过程。在这个过程中所得到的经验对以后的学习工作生活都很重要。总结自己团队的成败得失吸取成功团队的宝贵经验，个人觉得一个团队要取得成功以下几点非常重要： 首先需要一个优秀的领导者，在拥有必要的基本知识技能外还需要能够统筹全局，充分调动整个团队的积极性，发挥每个团队成员的长处，挖掘每个成员的潜能。这需要他能够准确把握宏观的方向也要注意很小的细节问题。 二，一个团结奋进的团队，不仅是个人能力有限，在思维的灵活、见识的广度、上个人都是无法和团队相比拟的。一个团结的团队会有不竭的动力，团员间互相鼓励保证了团队的旺盛的斗志。团员间相互交流相互理解使整个比赛过程更加协调。 三、明确的目标和坚定的信念以及不灭的斗志。坚持到最后就是胜利，说的容易但做起来却不是那么回事，很多时候在最需要坚持时，我们往往忘记了这句话。生活最怕没有目标，做一件事，参加一个比赛亦如此。没有一个明确而有 强烈的目标很难取得比赛的成功。 四、各方面的支持。来自自己的内心，来自学校，来自老师。 比赛表面上是一件件参赛作品的比较，实质是思维和思想的比拼。在比赛中能够使自己在思想认识上得到提高在思维习惯上得到改善则是最大的收获。创新，一个不曾间断过的话题，但怎么做到创新，怎么才能有一个创新型的思维却很少有人做到。 另外，在比赛过程中和其他学校学生的交流，让我认识到了自己看到了现状。从对比中看到了自己的情况，对自己在今后的学习生活上也有很大的帮助，给自己今后在一些事情上的选择上提供了借鉴。 机械创新设计心得： 大三花了将近半年的时间去搞第三届大学生机械创新设计大赛的作品，本来比赛早就完成了，开学还将所有的比赛花费的发票递交了上去，最后学校还要我们写一篇比赛心得，今晚花了两个钟的时间写下了下来这篇比赛心得，真的有点长，转发到自己的博客上，见证下自己曾经的步伐。 转眼间，大三过去了，在大三的第一个学期的最后几天，我们的参赛作品——绿色环保自动吸尘黑板擦通过了答辩，最后得到了学校老师，领导的肯定，成为其中的一个立项项目，得到了学校的大力支持。 约束优化设计实验报告 力学系型号：联想y470 CPU：i5-2450M 内存：2GB 系统：win7-64位 求解问题： 如上是以下三个约束方法共同需要求解的问题，预估结果：在（x1,x2,x3）≈（23,13,12）点附近存在极值。其中，每个方法对应的初始条件分别为： （1）随机试验法 设计变量范围： 随机试验点数：N=1000 精度：eps=0.001 （2）随机方向法 初始点：x0=(25,15,5) 初始步长：a0=0.5 精度：eps=0.001 （3）线性规划单纯形法 初始复合形：X=[20 23 25 30;10 13 15 20;10 9 5 0] 顶点个数：n=4 精度：eps=0.01 计算结果： 程序说明：主程序为main，运行main后按提示即可得到相应约束方法的求解结果。 程序如下： 1、主程序 clear; global kk; kk=0; disp('1.随机试验法'); disp('2.随机方向法'); disp('3.线性规划单纯形法'); while 1 n0=input('请输入上面所想选择约束优化方法的编号（1、2、3）：'); if n0==1||n0==2||n0==3 break; end disp('此次输入无效.'); end disp(' '); disp('~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~'); [xx,yy]=fmins(n0); fprintf('迭代次数为：%8.0f\n', kk); disp('所求极值点的坐标向量为：'); fprintf(' %16.5f\n', xx); fprintf('所求函数的极值为：%16.5f\n', yy); 2、调用函数 function [xx,yy]=fmins(n0) if n0==1 tic;[xx,yy]=suijishiyan();toc; elseif n0==2 tic;[xx,yy]=suijifangxiang();toc; elseif n0==3 tic;[xx,yy]=danchunxing();toc; 第五届全国大学生机械创新设计大赛 慧鱼组 设计说明书 作品名称：多功能全自动储物柜 参赛人员：谢友春唐琳杨猛洪海闫亚娟 指导教师：覃莉杜超 所属单位：西南石油大学 2012年 3 月 目录 1、设计背景 (2) 2、创新点分析 (3) 3、设计方案 (4) 3.1 外形设计 (4) 3.2 升降构件设计 (5) 3.3 伸缩取放构件设计 (5) 3.4 副柜设计 (6) 3.5 书桌设计 (7) 4、工作过程分析 (7) 5、控制程序 (9) 6、实用可行性及成本分析 (9) 7、作品应用前景 (10) 参考文献................................................................................. 错误！未定义书签。 1、设计背景 近年来，随着我国房地产市场持续升温，房价也一涨再涨，小户型住房成了市场的宠儿。由于小户型房间面 积小，对各种家具的设计既是机遇又 是挑战，同时对储物柜的要求也有了 新的要求。因此对于居民来说，如何 利用有限的空间发挥最大的效益是 一个摆在每个家庭面前的难题。而对于家具制造商来说这却是一个极好的商机，谁能解决好这个空间利用的问题，谁就拿到了进入未来家具市场的门票。 传统的成品家用储物柜（图1）约有2.5米左 右，储物柜顶部距离屋顶还有一定的距离，但由于 这部分空间由于取放东西的不便且存有安全隐患， 因此绝大多数家庭不得不放弃使用这部分空间。当 今的小户型住房本来面积就不大，如果利用传统的 储物柜就不能充分地利用本来就小的空间，这无疑 是雪上加霜。 因此需要充分考虑传统储物柜到天花板之 间的这部分闲置空间，将这一部空间分利用上， 那么平时要占据很多空间而又不经常用的物什 就可以放置在这些空间里。目前常用的方法就是 根据房间的大小高低定制储物柜（图2，图3），但是定制的柜子成本较高，不能移动改变摆放位置，无法重复利用。 图1传统储物柜 图2传统储物柜 图3传统储物柜机械创新设计实验报告
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