机械装备优化设计三级项目题目：基于MATLAB的机床主轴结构优化设计
班级：12级机械装备-1班
设计人员（按贡献大小排序）：
张彦亭
邢朝阳
张俊志
一、优化设计问题分析：
对下图所示车床主轴进行优化设计，已知主轴内径d=30mm，
外力F=15000N，许用挠度
00.05mm
y 。

初始数据
二、优化设计方案选择：
首先我们用罚函数法求取最优点
该目标函数在可行域外性质较复杂，因此采用内点法求取最优点。

内点法算法步骤：
针对车床主轴问题，首先构造内点惩罚函数为：
使用迭代法求解如下：
经过21次迭代后，1510k k X X ---≤ ，求得最优解
300.000064.800990.0000x *⎡⎤
⎢⎥=⎢⎥
⎢⎥⎣⎦
()7.9323f x *
= 可见，用数学方法非常复杂，所以我们又采用MATLAB 求取该值。

三、 具体任务分工：
张彦亭 word 制作、问题的分析以及MATLAB 的程序求解 邢朝阳 PPT 制作 张俊志 PPT 答辩
四、优化设计内容与步骤
1、优化设计问题的数学建模
2、所选择的优化方法及MatLab程序
3、优化结果及分析
所以当机床主轴跨距L、外径D和外伸端长度a分别为300.0000，64.8009,90.0000时，机床主轴的重量最轻为7.9323千克。

五、结论
通过建立数学模型，运用MATLAB优化工具箱对机床主轴进行优化设计。

由计算过程和结果发现，使用该MATLAB方法对机床主轴可以较快速的求得最优解，与惩罚函数发相比，在设计效率和使用性方面都大为提高
参考文献
[1].机械与工程优化设计张鄂主编
[2].肖伟，刘忠，曾新勇，等，MATLAB程序设计与应用，北
京；清华大学出版社，2005。