一种基于灵敏度分析的十字轴多目标优化设计方法

摘要

十字万向联轴器是机械传动系统中的关键组成部分，十字轴是传递转矩的关键部件。在通常情况下，十字轴最易疲劳和变形，主要原因是承载了较大扭矩及其结构的不合理性。传统的设计方法主要靠实际经验确定十字轴的关键尺寸，设计周期长、可靠性低。本发明基于十字轴的灵敏度分析对其关键尺寸进行筛选，然后以十字轴的关键尺寸为设计变量，以降低最大等效应力、减小整体变形为优化目标，基于稀疏网格的实验方法和Kriging插值法构建了响应面，最后利用多目标遗传算法完成了十字轴的优化设计，与原结构方案相比，十字轴的最大变形减小了0.4717mm(22.35％)，最大等效应力降低了130.35Mpa(17.21％)。使十字轴在满足强度、刚度要求的同时结构更加合理，显著提高了万向联轴器的工作可靠性。