I內(nèi)》科技與經(jīng)濟(jì)206年第5期應(yīng)用技術(shù)蒙友EJIYUJING刀機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)胡笛川(內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特010010)摘要機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是近年來發(fā)展起來的一門門新的學(xué)科從60年代開始,由于最優(yōu)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，為工程設(shè)計(jì)提供了一種重要的科學(xué)設(shè)計(jì)方法。本文論述了在解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問題時(shí)從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋到最優(yōu)方案的方法,目的在于提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。關(guān)鍵詞機(jī)械;優(yōu)化設(shè)計(jì);產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)用中圖分類號(hào):TH12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007- -6921( 2006 )05- -0101- -01機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是以最低的成本獲得最好的效設(shè)計(jì)工作提供了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化和精密計(jì)算的條益是設(shè)計(jì)工作者一直追求的目標(biāo),從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)牛。因此用理論設(shè)計(jì)代替經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、用精確設(shè)計(jì)代看工程中的優(yōu)化問題就是求解極大值或極小值問替近似設(shè)計(jì)、用優(yōu)化設(shè)計(jì)代替一般設(shè)計(jì)將成為設(shè)計(jì)題亦即極值問題。的必然發(fā)展趨勢(shì)22。.1機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 思想3優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一門新興學(xué)科,它建立在數(shù)學(xué)規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)是以建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的。優(yōu)化理論和計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上通過計(jì)算機(jī)的數(shù)值設(shè)計(jì)引用了一些新的概念和術(shù)語,如前所述的設(shè)計(jì)計(jì)算能從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋到盡可能完善的或.變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件等。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)將機(jī)械最適宜的設(shè)計(jì)方案使期望的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)庀設(shè)計(jì)的具體要求構(gòu)造成數(shù)學(xué)模型將機(jī)械設(shè)計(jì)問題可以成功地解決解析等其它方法難以解決的復(fù)雜問轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題構(gòu)成-一個(gè)完整的數(shù)學(xué)規(guī)劃命題逐題優(yōu)化設(shè)計(jì)為工程設(shè)計(jì)提供了-種重要的科學(xué)設(shè)步求解這個(gè)規(guī)劃命題使其最佳地滿足設(shè)計(jì)要求從計(jì)方法,因而采用這種設(shè)計(jì)方法能大大提高設(shè)計(jì)效而獲得可行方案中的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。率和設(shè)計(jì)質(zhì)量(1。優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面:一優(yōu)化設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方是如何將設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為確切反映問題實(shí)質(zhì)并適合法是被動(dòng)地重復(fù)分析產(chǎn)品的性能而不是主動(dòng)設(shè)計(jì)于優(yōu)化計(jì)算的數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型包括選取適產(chǎn)品的參數(shù)。作為一項(xiàng)設(shè)計(jì)不僅要求方案可行、合當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)變量建立優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條理而且應(yīng)該是某些指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的理想方案。并件。目標(biāo)函數(shù)是設(shè)計(jì)問題所要求的最優(yōu)指標(biāo)與設(shè)計(jì)從大量的可行設(shè)計(jì)方案中找出一種最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方變量之間的函數(shù)關(guān)系式,約束條件反映的是設(shè)計(jì)變.案，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。量取得范圍和相互之間的關(guān)系;二是如何求得該數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以滿足多方面的性能要求。產(chǎn)品要學(xué)模型的最優(yōu)解:可歸結(jié)為在給定的條件下求目標(biāo)求總體結(jié)構(gòu)尺寸小,傳動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低等這函數(shù)的極值或最優(yōu)值的問題。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在些要求用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)是無法解決的。實(shí)踐證給定的載荷或環(huán)境條件下在機(jī)械產(chǎn)品的形態(tài)、幾何明最優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的性能減輕自尺寸關(guān)系或其它因素的限制范圍內(nèi)以機(jī)械系統(tǒng)的重或體積降低工程造價(jià)的一種有效設(shè)計(jì)方法。功能、強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性等為優(yōu)化對(duì)象選取設(shè)計(jì)變量,優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般過程與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有所不建立目標(biāo)函數(shù)和約束條件并使目標(biāo)函數(shù)獲得最優(yōu)同。它是以計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)選優(yōu)為其基本特征的。值一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法,目前機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)已廣泛應(yīng)由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)用速度快,分析計(jì)算- - 個(gè)方案只要用于航天、航空和國防等各部門。幾秒以至千分之一秒鐘,因而可以從大量的方案中2機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)選出最優(yōu)方案。因此可以為設(shè)計(jì)人員提供大量的設(shè)產(chǎn)品生產(chǎn)是企業(yè)的中心任務(wù),而產(chǎn)品的競爭力計(jì)分析數(shù)據(jù)有助于考察設(shè)計(jì)結(jié)果，從而可以提高機(jī)影響著企業(yè)的生存與發(fā)展。產(chǎn)品的競爭力主要在于械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量3。它的性能和質(zhì)量也取決于經(jīng)濟(jì)性而這些因素都與優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用設(shè)計(jì)密切相關(guān)，可以說產(chǎn)品的水平主要取決于設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中發(fā)水平。隨著生產(chǎn)的日益增長要求機(jī)器向著高速、高展較早的領(lǐng)域不僅研究了連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等再效、低消耗方向發(fā)展，并且由于商品的競爭要求不現(xiàn)函數(shù)和軌跡的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題,而且還提出一些標(biāo)斷縮短設(shè)計(jì)周期,因而對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已不是僅考慮準(zhǔn)化程序。機(jī)械零、部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)最近十幾年也產(chǎn)品本身還要考慮對(duì)系統(tǒng)和環(huán)境的影響不僅要考有很大發(fā)展主要是研究各種減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、液慮技術(shù)領(lǐng)域還要考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益;不僅考慮當(dāng)壓軸承和滾動(dòng)軸承的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及軸、彈簧、制動(dòng)器前還要考慮長遠(yuǎn)發(fā)展。在這種情況下所謂傳統(tǒng)的等的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。除此之外在機(jī)床、鍛壓設(shè)備、設(shè)計(jì)方法已越來越顯得適應(yīng)不了發(fā)展的需要。由于壓延設(shè)備、起重運(yùn)輸設(shè)備、汽車等的基本參數(shù)、基本科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)不斷深入,工作機(jī)力氣進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)工設(shè)計(jì)工作所需的理論基礎(chǔ)和手段有了很大進(jìn)步,使作江中國煤化工機(jī)輔助設(shè)訊CAD )引產(chǎn)品的設(shè)計(jì)發(fā)生了很大的變化特別是電子計(jì)算機(jī)入優(yōu)|YHCNMHG計(jì)方法與計(jì)算機(jī)輔助的發(fā)展及應(yīng)用對(duì)設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生了革命性的突變?yōu)樵O(shè)計(jì)結(jié)合起來便設(shè)計(jì)過程完全自動(dòng)化,已成為設(shè)計(jì)收稿日期2005 -01 -05101●s丙》科技與經(jīng)濟(jì)2006年第5期應(yīng)用技術(shù)蒙支KE JI YU JINGJI多功能計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與制作錢月(天津大學(xué)電信學(xué)院天津300131 )摘要:本文利用單片機(jī)AT89C51譯碼器74LS47為核心器件通過AT89C51內(nèi)部存儲(chǔ)程序進(jìn)行軟件計(jì)數(shù)對(duì)輸出進(jìn)行控制。輸出數(shù)經(jīng)74IS47譯碼進(jìn)行LED數(shù)碼管顯示實(shí)現(xiàn)可視的計(jì)數(shù)與倒計(jì)數(shù)功能。關(guān)鍵詞晶振;單片機(jī)譯碼器;顯示器中圖分類號(hào):TH724文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007- -6921( 2006 )05- -0102- -02計(jì)數(shù)器在生活中非常有用。用單片機(jī)自制,不加_上接電阻。但電路簡單外圍元件少運(yùn)用靈活實(shí)用性強(qiáng)而且P1口只做I/O口使用,內(nèi)部有上拉電阻。功能可根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。由74系列,40系列小P2口有兩個(gè)功能:①擴(kuò)充外部存儲(chǔ)器時(shí)當(dāng)作地規(guī)模數(shù)字芯片設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器非常多電路復(fù)雜可靠址總線( A8- A15 );②做一般I/O使用其內(nèi)部有上性差使用起來不方便成本高,調(diào)整參數(shù)不靈活為拉電阻。此我們用單片機(jī)AT89C51 自制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)P3口有兩個(gè)功能:①做一般I/O使用,其內(nèi)部和倒計(jì)數(shù)功能。有上拉電阻;②特殊功能具體由特殊寄存器來設(shè)1電路設(shè)計(jì) 框圖端口P1、P2、P3有內(nèi)部.上拉電阻,當(dāng)作為輸入AT89C51控制單元電路}-一- +譯碼器 } 一+[ 顯示器時(shí)其電位被拉高若輸入為低電平可提供電流源;其作為輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL ;端口P0當(dāng)作輸入時(shí),處在高阻抗的狀態(tài)其輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)8個(gè)電源LSTTI(需要外接上拉電阻)2模塊組成及功能2.1.2控制線( 6條2 ALE/PROG地址鎖存允許/2.1單片機(jī)模塊結(jié)構(gòu)。AT89C51 單片機(jī)在同一塊編程線:地址鎖存使能信號(hào)端,其功能有三:①芯片中集成了CPU、 存儲(chǔ)器、并行和串行I/O端口、AT89C51外接RAM/ROM :ALE接地址鎖存器8282、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)等功能部件。其片內(nèi)只8212的STB腳,74373的EN腳當(dāng)CPU對(duì)外部存儲(chǔ)讀存儲(chǔ)器( ROM可存入程序、數(shù)據(jù)等片內(nèi)隨機(jī)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí),用以鎖住地址的低位地址;②器RAM )在單片機(jī)關(guān)閉情況下,程序、數(shù)據(jù)就會(huì)丟AT89C51未外接RAM/ROM :在系統(tǒng)中未使用外部存失因此,程序指令及常數(shù)數(shù)據(jù)都燒寫在ROM內(nèi)。儲(chǔ)器時(shí)ALE腳也會(huì)有1/6 石英晶體的振蕩頻率可單片機(jī)AT89C51如硬件工作電路圖所示共40條,作為外部時(shí)鐘;③在燒寫EPROM時(shí)ALE作為燒寫可分為端口、控制和電源三類。時(shí)鐘的輸入端。2.1.1 端口線( 32條):AT89C51單片機(jī)共有四個(gè)I/EANPP允許訪問片內(nèi)/外存儲(chǔ)器/編程電源O端口分別為P0、P1、P2、P3都是雙向的,且每個(gè)線其接高電平時(shí)CPU讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)(ROM);端口都有鎖存器和8條線。當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過0FFFH時(shí),在擴(kuò)充外部P0口有三個(gè)功能:①外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí)當(dāng)作ROM條件下自動(dòng)讀取外部ROM。數(shù)據(jù)總線(D0-D7);②外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí)當(dāng)作地址PSEN片外ROM選通線程序存儲(chǔ)使能端?？偩€( A0- A7 );③不擴(kuò)充時(shí)可做一-般I/O使用,但RST/VPD復(fù)位/備用電源線:RST 接高電平,使內(nèi)部無上拉電阻,作普通I/O口使用時(shí)PO口必須外AT89C51處于復(fù)位(即初始化)工作方式。RST/收稿日期2005 - 09- 10作者簡介錢月2002 畢業(yè)于內(nèi)蒙古大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院現(xiàn)就職于呼倫貝盟扎蘭屯市教師進(jìn)修學(xué)校2003至今為天津大學(xué)電信學(xué)院在職研究生。方法的--個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的發(fā)觀實(shí)際。同時(shí)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究還必須與工程實(shí)展情況表明機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)已陸續(xù)用到建筑結(jié)構(gòu)、化踐、數(shù)學(xué)力學(xué)理論、計(jì)算技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用等工、冶金、鐵路、航天航空、造船、機(jī)床、汽車、自動(dòng)控緊密聯(lián)系起來,才能具有更廣闊的發(fā)展前景。制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)以及電機(jī)、電器等工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域,[參考文獻(xiàn)]并取得了顯著效果41。.總的看來機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)代化要[1]陳立周.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.冶金工業(yè)出版求發(fā)展起來的是一-門嶄新的學(xué)科。它是在現(xiàn)代機(jī)中國煤化工械設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上提出的一種更科學(xué)的設(shè)計(jì)方. [2]虧法.天津大學(xué),2002.法,它可使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)到更高的要求。[3]MYHCNMHG.機(jī)械工業(yè)出版社，因此在加強(qiáng)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究的同時(shí)還要進(jìn)1999 .一步加強(qiáng)最優(yōu)設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的研究,以便在近代數(shù)[4]田福祥.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用.冶金工學(xué)、力學(xué)和物理學(xué)的新成就基礎(chǔ).上使其更能反映客業(yè)出版社, 1998.102