胡斌， 谭邦俊，张宝霞，王艳，何贵生， 彭超

1.滁州职业技术学院 机械与汽车工程学院，安徽 滁州 239000；2.锐志微创医疗科技(常州)有限公司，江苏 常州 231000；3.松下家电(中国)有限公司，浙江 杭州 310000

0 引言

与齿轮传动、带传动和链传动等传动机构相比，联轴器有独特的优势,应用领域比较广泛[1]。万向联轴器中法兰叉头与焊接叉头在装配后存在一定间隙，而叉头是联轴器中最重要的部件之一。当万向联轴器叉头孔两侧圆弧出现最大应力时，叉头容易断裂。可以利用万向联轴器叉头装配间隙优化叉头，降低叉头的最大应力，提高叉头使用寿命[2-4]。

本文以SWC-225CH型万向联轴器为研究对象，采用有限元软件HyperMesh对叉头进行力学分析，评价其可靠性。以降低叉头装配区域应力为目标，采用OptiStruct优化叉头装配间隙区域。

1 叉头的力学分析

万向联轴器叉头装配简图如图1所示(图中单位为mm)。

a)正视图 b)A-A剖面图图1 万向联轴器叉头装配简图

1.1 前处理

采用有限元软件HyperMesh对叉头进行力学分析前，需对叉头进行前处理[5-9]。

1)网格划分。对叉头进行几何清理，清理一些对分析结果影响不大又可以简化网格的工艺部分[7]。叉头共划分为154 472个节点，753 988个单元。

2)材料。法兰叉头的材料为35CrMo，弹性模量为2.06 TPa，泊松比为0.3，密度为7.8×103kg/m3。

3)约束。根据万向联轴器实际工作情况，叉头底部固定不动或者在HyperMesh软件中约束叉头底部6个自由度[10-11]。

4)加载。万向联轴器叉头受力情况复杂，叉头不同部位应力状态不同[12]。在不同方向上，有的单纯受拉，有的单纯受压，有的两拉一压，有的三向全压，需要寻找不同强度理论下的危险部位，再将屈服强度(疲劳强度)除以安全系数，计算比较笼统[13]。……