基于响应面法的变径空心轴优化设计

针对大学生方程式赛车传动轴零件,为满足轻量化要求,提出了一套基于数学模型初始优化与ANSYS有限元分析相结合的设计方法。以变径空心轴的横截面积为优化目标,各段壁厚为设计变量,建立空心轴轻量化模型。根据数学模型求解得出的设计参数进行UG参数化建模,将UG模型和ANSYS进行关联设置后,利用ANSYS Workbench模块对空心传动轴的刚度、强度进行有限元分析。为了实现轻量化设计,采用最佳空间填充方法建立响应面模型,并基于多目标优化设计方法对响应面模型进行迭代优化得到最优解集。仿真结果表明空心轴在满足刚度、强度的要求下,相比初始优化模型减重10%。较为系统地介绍了尺寸零件的设计及优化分析过程,为同类机械零件的设计优化提供了一定的参考依据。