摘要优化设计作为现代设计方法之一，在各个领域起着越来越重要的作用。《机械优化设计》 是机械设计类专业的一门必修课程，其中优化设计方法理论性较强，学生不易理解,从而使得学生在学习过程中倍感吃力。本课题研制了一个基于 MATLAB 的约束优化算法软件包，该软件包有着友好 的图形用户界面(GUI)和求解的直观性.图形用户界面由参数输入框,系数拟合函数曲线,结果输出框三部分组成。运用该软件可以帮助学生更好地理解优化算法的寻优过程，使抽象的问题具体化。本文介绍了约束优化算法软件包的开发过程和其使用方法，对计算机辅助教学有一定的帮助。48808

毕业论文关键词: 二级圆柱减速器；优化设计；数学建模；软件包；图形用户界面 

Abstract As one of the primary modem design ways, optimization plays a more important role then ever in kinds of areas. 《 optimization design of machinics》is one of necessity courses of machinical design domain,in which optimization methods were abstrctive,it is hard to understand and this reslut the students felt difficulty in study process. In this task, the design of restraint optimization software based on MATLAB is introduced,what has a very friendly graphic user interface (GUI) and make the resluts visual.The GUI was consisted of the parameter input frame,the parameter output frame and the figure of outcomes.The software can help the students understanding the process of looking for the best point,and to change the abstractive problem specific. In this paper,the process of open up and the method of using were introduced about the restraint optimization software,which may apply some help for the computer aided instruction.

Keywords: Two stage Cylindrical gear reducer；Optimal design Keywords Mathematical modeling ；Software package ；Graphic user interface

目  录

第一章  绪论 1

1.1立题的来源、目的和意义 1

1.2 研究现状 1

1.2.1最优化设计的应用及发展 4

1.2.2 MATLAB的GUI的应用及优缺点 5

第二章 二级圆柱减速器优化理论基础 6

2.1 优化算法原理 6

2.2最优化设计的数学模型 6

2.3约束优化算法 7

2．3．1  惩罚函数内点法 8

2．3．2  DFP变尺度法 14

2．3．3  惩罚函数外点法 17

2．3．4  惩罚函数混合法 21

2.3.5三种算法的比较 23

本章小结 24

第三章 二级圆柱齿轮减速器的优化设计 25

3.1 优化总体方向的选择 25

3.2二级圆柱齿轮减速器的优化设计 25

3.2.2 确定目标函数 27

3.2.3 确定约束条件 27

3.2.4 MATLAB实现及结果分析 29

第四章 KV,YFA,YSA的拟合函数 31

4.1 动载系数KV的拟合函数 31

4.2 齿形系数YFA的拟合函数 32

4.3应力校正系数YSA的拟合函数