滑塊式萬向聯軸器系統優化設計

滑塊式萬向聯軸器廣泛應用于大型軋機主傳動系統中，也是軋機的薄弱環節，某鋼廠滑塊式萬向聯軸器在生產過程中多次出現因扁頭斷裂導致停產的事故。因此，找出扁頭斷裂原因，對萬向聯軸器結構進行優化具有重要的意義。

設備結構優化設計常用的方法有解析法和有限元法。在解析法中，由于聯軸器結構復雜，分析中對載荷和結構進行了簡化使得解析法的結果與實際狀況有較大誤差。有限元法雖然分析準確度高，但大都以單個零件作為優化對象很難保證和叉頭等強度，從而較大程度發揮聯軸器的使用效率。以某鋼廠寬厚板可逆式軋機的滑塊式萬向聯軸器為研究對象，采用有限元法對其整體進行模擬分析，找出扁頭斷裂的原因，并在此基礎上依據等強度原則對滑塊式聯軸器結構進行優化。

根據實際工程結構的設計特點與分析要求，用參數描述其關鍵尺寸，并在建立有限元模型與分析時，以參數表征其過程，把有限元法與優化技術結合起來，在對結構分析得到可行設計方案的基礎上，對其進行進一步的優化設計有限元參數化優化模塊采用設計變量、目標函數、約束條件三大變量來描述其優化過程

根據Miner線性累計損傷理論，計及低于疲勞的應力循環對疲勞壽命的影響對扁頭進行疲勞壽命計算。優化前扁頭的疲勞壽命為2．47年，與扁頭實際工作時間較吻合；優化后扁頭的疲勞壽命為12．95年，比優化前的疲勞壽命提高4．3倍。又頭具有更長疲勞壽命。

1)優化前扁頭根部過渡圓弧處應力過大是扁頭斷裂的主要原因。2)采用有限元參數化優化設計方法對滑塊式萬向聯軸器整體進行優化，摒棄了傳統結構設計的被動校核方法及解析法誤差大的不足，主動在可行域內尋求設計方案，使優化結果更為合理。3)優化后在保證叉頭有足夠疲勞壽命的前提下，扁頭危險部位的主應力降低了19．21％，疲勞壽命提高了4．3倍，達到了優化目標。