1.2 选题的目的和意义

多学科优化设计(Multidisciplinary Design Optimization，MDO)是一种充分利用工程系统和探索中相互作用相互影响的协同机制来统筹设计复杂系统和子系统的方法。其主要思想是在复杂并且无条理的设计的过程中集成各个学科(子系统)占设计过程中利用的知识,为了获得系统的整体最优解,使研制出的产品更具有竞争力。充分利用有效的优化设计策略,组织和管理设计的过程。

 多学科设计优化的主要思想包括：

(1)采取多学科已发展日趋成熟的精度高的分析模型，用相对传统设计的精细数值分析模型，显著地体高优化设计的可靠度，能充分表达出现代工程类产品设计的系统性；

(2)能很好地处理复杂多变的数学模型，是一种面向多学科的创新优化布局的新型工程类产品设计理念和方法；

(3)通过结合并吸收各个学科的并行设计，能够缩短设计周期，通过充分利用各个学科之间的相互影响相互作用所产生的协同效应，能够获得系统的相比传统优化设计办不到的整体最优解，同时还能采用多种方法及策略去应对不同的求解要求；

(4)软件方面应具有良好的人机界面。

当前，世界正面临着严峻的能源危机和环境保护问题，各个国家现在的发展战略均与能源和环境有关，这也是当今世界的主题。随着社会的发展，内燃机的设计水平也在不断地提高，随着它的速度和功率的增大，人们对它的动力性、可靠性和经济性等指标提出了更高的要求。同时，石油等资源的逐渐减少，并且随着人类环境保护意识的逐渐增强，就对发动机提出油耗小，对环境的污染小的要求。因此对广大的发动机的设计人员提出了更高的要求，也促进了发动机的设计和技术水平的提高。所以，提高发动机的各项指标，保证其工作的稳定性和可靠性，减少有害污染物的排放，减少各零件之间的磨损、振动，延长它们的使用寿命，是当前柴油机的主要研究方向。

    连杆是柴油机的主要运动件和重要零件之一，连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的构件，连杆的用途是将活塞所受的力传递给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的圆周旋转运动，在发动机工作时做复杂的平面运动。连杆结构的设计是否合理，将影响到发动机的性能的可靠性、经济性、耐久性，并且还与其排放、噪声和振动等因素。同时连杆工作时与其他零件的接触和摩擦发生变形会将低连杆的使用寿命并且这样会影响影响发动机的正常运行。

所以，连杆结构的合理性是非常重要的。设计合理的连杆机构如下：连杆优化研究的目标为在满足约束条件的前提下，达到最小重量。

近年来，内燃机的转速和功率逐渐增大，一些排放法规的制定，使人们对发动机的动力性、经济性等指标要求不断提高，这就给连杆的设计以及其它的零部件的生产增加了难度，同时也给内燃机的研究人员提出了新的研究课题。因此，开展连杆结构的动力学的研究具有重要意义。

随着计算机技术的更新迭代，计算机模拟仿真正成为发动机设计与研究的发展趋势，多种数值处理和有限元软件被广泛的应用，例如MATLAB、ANSYS、ADAMS等。本文基于多学科优化软件Isight，对某些柴油机的连杆机构进行动力学分析计算和仿真，把理论分析与实际应用相结合，对产品的改进设计起到了很好的辅助作用。

1.3 国内外研究现状及发展趋势

1.4 本文的研究内容

   本论文将完成以下几个方面的工作：

 Isight基于多学科的柴油机典型结构优化设计(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_54967.html