機械動力學與振動、機械設計理論

　帶傳動中帶受到的離心力爲慣性力，由此受到的離（向）心拉力存在於整條帶上，在彎曲部分，使帶與帶輪間的正壓力減小，從而影響承載能力。分析瞭(le)帶的基本受力關系。基於力的疊加原理推導瞭(le)離心力的表達式。根據微段帶的法向、切向受力平衡，推導瞭(le)拉力的表達式。介紹瞭(le)帶當量摩擦系數的計算公式，指出瞭(le)相關文獻力計算方法的局限性。推導出瞭(le)摩擦型帶傳動力的一種簡化計算公式，並(bìng)提出瞭(le)一種詳細計算方法：在進行微段帶的受力分析時将軸向壓力分解在兩個正交方向上，然後對兩組算式沿帶長進行積分，求得兩個方向上的力，zui後将兩力合成爲帶傳動作用在帶輪上的力。本文提供的推導過程及提出的力計算方法可作爲相關教材教學内容的補充。

　　採用加固圍牆的内點懲罰函數法和傳統的外點懲罰函數法，研究瞭約束優化問題的求解。針對懲罰函數法的序列無約束優化問題含有脊的特點，提出瞭基於坐标變換的無約束優化改進算法，适合於坐标輪換法、模式搜索法、Powell法等無須計算梯度值的方法。對含等式約束和不等式約束的優化問題進行瞭計算。計算結果表明（）如採用變換坐标改進優化算法則可尋得含脊優化問題的真*點，否則易尋得僞*點；（）一維盲人探路優化方法是一種有效的一維尋優方法；（）加固圍牆的内點懲罰函數法對初始點沒有特殊要求，比傳統的内點懲罰函數法具有更廣的适用範圍。
　考慮電機的機械特性、滑塊的質量、移動副摩擦力，基於力學原理導出瞭牛頭刨床六杆機構的運動分析和動力學分析的解析法計算公式。採用該計算公式可對該機構的運動情況和受力情況進行計算機仿真。
　　根據由歐拉角表示的連體坐标系和平移坐标系之間的方向餘弦矩陣，在右手坐标系中推導出萬向聯軸節兩軸之間轉速關系，可修正教材中的公式。以主動軸爲研究對象，求得在既定位置中間十字架上某點的坐标，再根據中間十字架的特點，求得從動軸某點的坐标，從而確定從動軸的轉角，進而得出主動軸與從動軸的位置關系，再而通過求導得到兩軸的速比關系式。該關系式與採用矢量計算法得到的關系相同。計算結果表明當主動軸勻速轉動時，從動軸的轉速呈周期性變化，變化的幅值與兩軸之間的夾角有關。
　　　電子圖書具有取代傳統紙質圖書的趨勢，本文的研究旨在推廣電子圖書的制作，引導電子圖書的大衆化。

　　通過在《機械優化設計》教學實踐和科研實踐中對各種經典優化方法的研究，提出一些經典優化方法的改進算法。針對疊代終止準則（點距、區間、落差）、牛頓類方法（二階導數爲零奇異矩陣求逆的處理）等提出避免被零除的改進算法；針對随機方向法提出減半步長尋找随機方向、雙向尋優確定方向*點的改進算法；引入盲人探路思想，針對可行方向法提出確定邊界的改進算法，針對複合形法提出尋反射點的改進算法；針對具有平原的特殊目标函數，提出雙向尋找的進退法改進算法；針對黃金分割法（應用於約束優化問題）提出保證至少一個黃金分割點在可行域之内的改進算法；針對二次插值法，提出簡化程序模塊的改進算法。

　　提出瞭一維盲人探路優化設計方法，其數學實現僅爲步長的減半或增倍、以及探測點的适用性條件檢驗。爲提高尋優效率，以步長增倍提高接近*點的速度，以步長減半提高收斂速度並保證在整個設計空間尋優，以符合适用性條件作爲更新當前點的前提。設計瞭算法的程序流程圖，分析瞭該方法的特點。對目标函數爲單峰函數和非單峰函數的優化問題求解進行瞭計算機計算，驗證瞭該方法的收斂性和适應性。計算結果表明該方法具有收斂速度快、計算量小、适用範圍廣等優點。該方法作爲教學内容用於教學，如同将罰函數法解釋爲圍牆土堆法一樣，具有形象化教學方法的特點。

　　鑒於語言的普及和機械原理課程設計的編程需要，結合編程實踐，有針對性地總結瞭語言基礎。簡單介紹瞭Turbo C 2.0軟件的安裝與程序調試、數據類型、運算符與表達式、三種基本程序結構、數據輸入輸出的概念及在語言中的實現、函數及預處理命令等機械原理課程設計有可能涉及的内容。設計瞭二維矢量兩種表示方法的轉換程序和機器zui大盈虧功的求取程序。針對小型泵的主機構給出瞭動力學分析與計算程序設計方法，提出瞭根據能量守恒定律計算等效驅動力矩理論值的方法。提出瞭編寫程序的步驟，強調在編程不熟練的情況下手寫程序的重要性。

　　本文綜述瞭剛體彈簧組合體在混凝土結構、三維裂縫、海洋平台、闆狀結構、碟形彈簧抗震器等結構動力學問題中的應用。介紹瞭海洋平台輸送管道的振動研究。得出的結論是：在柔體動力學理論尚未成熟完善的情況下，運用成熟的剛體動力學理論、彈簧力學特性等理論研究大型結構的動力學問題是可行而有效的方法。值得注意的是研究流體中的剛體彈簧組合體動力學行爲具有重要的理論和實踐意義。

　　在採用剛體動力學方法研究工程問題中普遍存在著閉環結構，其動力學仿真存在約束違反問題。基於此，提出瞭降維違約修正方法，令閉環結構中兩個體的一組運動參數爲冗餘變量，根據位移級、速度級、加速度級約束方程，由閉環中其它體的運動參數表示，從而使方程數與變量數相等。建立瞭兩種含閉環結構多體系統的标準形式剛體動力學方程，其計算機仿真結果證明瞭本文方法的正效性。

　　　基於潛意識理論，界定瞭心理紊亂。綜述瞭心理紊亂發生機理的研究。根據意識與潛意識的關系，提出瞭心理狀态分爲睡眠狀态、清醒狀态、心理亞健康狀态、失智狀态的分類方法。基於張弛原理和潛意識理論提出瞭心理紊亂發生機理的論點。睡眠缺失造成意識削弱而潛意識增強的現象是發生心理紊亂的機理。基於這一結論，解釋來自於主流媒體（央視法制等節目）與心理紊亂相關的事件，從而驗證瞭這一論點。

　　基於抽油杆減震器在抽油機中的應用，研究瞭該碟形彈簧多體系統的動力學問題。建立瞭該系統的動力學方程，採用動力學仿真方法證明瞭抽油杆減震器可以有效地降低抽油杆作用於抽油機系統的附加動載荷，從而降低抽油機系統對抽油杆的位移激勵，進而有效地避免抽油杆的脫扣和斷裂。計算機仿真結果與現場試驗相一緻。本文的定量研究爲抽油杆減震器在工程中的應用提供瞭理論支持。

　　基於對形象化資料易形成長久記憶的特點，針對有較多枯燥數學推導的《機械優化設計》提出形象化教學方法。以形象化的圖形和比喻講解優化方法的原理。除採用多媒體教學外，形象地講解優化原理，恰當地運用形象化的比喻，如充分地發揮盲人探路（爬山）的思想，形象地命名懲罰函數法爲圍牆土堆法。基於形象化教學方法的思想，對該課程的内容補充有：一維盲人探路優化方法、一階導數法的思想；採用分段形式的懲罰項加固圍牆以防止内點懲罰函數法在尋優過程中越過邊界等。

 　　以《機械設計》課程設計常用的減速器設計爲例，提出瞭幾條指導建議：以傳動比分配與確定作爲帶傳動、齒輪傳動設計的主線；以潤滑方式選擇作爲軸和軸上零件結構設計的前提；以鍵的選擇和軸承壽命計算作爲軸結構尺寸的設計依據；以力的疊加原理作爲軸強度校核、軸承壽命計算中方向未知力的處理原則。zui後列舉瞭幾處易表達錯誤的結構。