机械类优化设计丛书--包装机械优化设计(粱基照)

  包装广泛地应用于工农业和日常生活中，尤其是在化工、轻工及药品的生产、运输、储存以及进出口等方面。近半个世纪以来，包装科技获得显著的发展；尤其是包装材料质量的监测与控制，更是发生了质的飞跃。包装工业已成为国民经济的重要支柱之一。作为包装工业重要组成部分的包装机械，对包装产品的开发和完善起着关键作用。广义的包装机械包括生产裹包材料设备（如纸箱成型机、纸浆搅拌机、塑料瓶罐吹塑机、塑料薄膜挤出成型机等）和裹包物品的装置和机构（如打包机、装卸机械手、包装机构和送料机等）。其设计合理与否，不仅关系到制造过程中金属材料的用量，还直接影响到包装生产过程中的能耗。因而，包装机械的设计与优化日益引起人们的关注。
  本书的重点在于裹包物品装置的优化设计。扼要地介绍了最优化技术的基本原理和方法，分析和讨论了包装机械优化设计的特点，并列举了其中一些典型机构(如包装机械手和包装机组合推料机构)、工作部件(如单面瓦楞机高速瓦楞辊齿和谐波传动柔轮结构)以及包装设备（如大型压力贮罐）等优化设计的实例，系统地反映了最优化技术在包装机械设计中研究和应用的成果。
  本书内容分为十一章。第1章绪论；第2章最优化设计的数学分析基础；第3章一维搜索的最优化方法；第4章多维无约束的最优化方法；第5章多维约束最优化方法；第6章包装机械优化设计的特点与方法；第7章包装机械零部件的优化设计；第8章包装机械手的优化设计；第9章包装设备的优化设计；第10章包装机构的优化设计；第11章包装机械常用传动装置的优化设计。在前五章中，力图从工程应用的角度出发，注意优化设计概念的解释和方法的介绍，尽量避免繁杂的理论论证和数学推演，并给出相应的例题。前六章均附有适量的习题，以便于读者加深对最优化设计的理论和方法的理解、消化和掌握以及进行复习。
  本书内容覆盖包装机械的主要工作部件和机构的优化设计，如包装机械零部件、包装机械手、包装设备和包装机构等，既适合于从事包装行业的工程技术人员及大专院校相关专业的师生使用，又可作为机械设计及制造人员的参考用书。
  迄今，有关包装机械优化设计领域系统的著述甚少。作者自1986年起给本科生讲授“机械优化设计”课程。本书是在该讲义的基础上及参考有关文献资料编撰而成的。限于作者的学识和经验，书中难免存在不妥之处，真诚地希望读者指正。
  在本书的编著过程中，研究生蒋兴华、钟明强、王丽、朱志华、张英杰、陈罗、杨佳、邱玉琳等也付出了辛勤的劳动。在此，对所有曾经帮助过本书编著和出版的同志谨致最衷心的谢意。
作者
2009年2月于广州

  本书的重点在于裹包物品装置的优化设计。扼要地介绍了最优化技术的基本原理和方法，分析和讨论了包装机械优化设计的特点，并列举了其中一些典型机构（如包装机械手和包装机组合推料机构）、工作部件（如单面瓦楞机高速瓦楞辊齿和谐波传动柔轮结构）以及包装设备（如大型压力贮罐）等优化设计的实例，系统地反映了最优化技术在包装机械设计中研究和应用的成果。在前五章中，力图从工程应用的角度出发，注意优化设计概念的解释和方法的介绍，尽量避免繁杂的理论论证和数学推演，并给出相应的例题。前六章均附有适量的习题，以便于读者加深对最优化设计的理论和方法的理解、消化和掌握，以及进行复习。
  本书既适合于从事包装行业的工程技术人员及大专院校相关专业的师生使用，又可作为机械设计及制造人员的参考用书。 

第1章绪论1
11概述1
12优化设计问题示例2
13优化设计的基本概念3
14优化设计的基本原理与方法7
15小结9
习题10
第2章最优化设计的数学分析基础12
21函数的方向导数和梯度12
22多元函数的泰勒展开16
23多元函数的极值条件及其凸性17
24约束问题的最优解条件20
25适用可行方向的数学条件29
26小结31
习题31
第3章一维搜索的最优化方法33
31初始搜索区间的确定33
32格点法36
33黄金分割法38
34分数法41
35切线法45
36二次插值法47
37小结49
习题50
第4章多维无约束最优化方法51
41梯度法51
42共轭梯度法55
43变尺度法58
44单纯形法63
45坐标轮换法67
46鲍威尔法70
47小结74
习题75
第5章多维约束最优化方法76
51概述76
52复合形法77
53约束坐标轮换法82
54可行方向法87
55拉格朗日乘子法91
56惩罚函数法94
57小结101
习题102
第6章包装机械优化设计的特点与方法103
61概述103
62包装机械优化设计的特点103
63包装机械优化设计的方法105
64优化设计数学模型的分析与处理113
65多目标优化设计中权系数的确定115
66小结120
习题121
第７章包装机械零部件的优化设计122
71概述122
72单面瓦楞机高速瓦楞辊齿形参数的优化设计122
73裹包执行机构中滚子直动盘形凸轮参数的优化设计127
74圆锥滚子圆柱分度凸轮机构的优化设计130
75谐波传动柔轮结构的优化设计134
76小结140
第8章包装机械手的优化设计141
81概述141
82平动式轻型装卸机机械手的优化设计141
83轻型装卸机抓袋机械手的优化设计144
84抓取箱形物品的机械手的优化设计147
85小结150
第9章包装设备的优化设计151
91概述151
92自动翻转变幅机构三铰点位置的优化设计151
93大型压力贮罐的优化设计155
94物品包装结构动力学分析及优化设计158
95药品包装封口直线机构的优化设计162
96小结169
第10章包装机构的优化设计170
101概述170
102圆柱凸轮分度机构的优化设计170
103糖果包装机曲柄摇杆机构的优化设计177
104自动售货机送出机构的设计及优化180
105包装机组合推料机构的优化设计183
106基于最小工作行程传动角曲柄摇杆机构的优化设计187
107小结191
第11章包装机械常用传动装置的优化设计192
111概述192
112摆线针轮行星传动装置的优化设计192
113行星齿轮减速器的优化设计197
114直齿圆柱齿轮减速器的优化设计202
115V带传动装置的优化设计206
116小结209
参考文献211