膜盘联轴器在实际使用中多以膜盘疲劳失效为主。为提高膜盘抗疲劳性能,以膜盘高周疲劳安全系数最大化为目标,提出了一种基于Kriging模型的膜盘型面参数优化设计方法。在分析膜盘型面结构和高周疲劳应力的基础上,通过有限元计算获取膜盘型面参数与高周疲劳安全系数的样本数据;基于该样本数据集构建了膜盘高周疲劳安全系数的初始Kriging模型;最后,运用遗传优化算法和目标函数值最小(Minimizing the predicted objective function,MP)加点准则完成了Kriging模型动态更新和优化设计。应用该方法对某直升机传动的膜盘进行了改进设计。结果表明,优化后膜盘危险点的稳态应力和动态应力分别下降了18.7%和40.7%,高周疲劳安全系数提高了52.8%。该方法可用于提高膜盘疲劳安全裕度,为膜盘设计提供了参考。

现有柔性膜盘联轴器的膜盘类型中以钛合金曲面膜盘为主,由于膜盘厚度较薄,其曲面加工难度较大、精度要求高,为降低加工难度并保证膜盘具有较好的容差及负载能力,改进了一种多孔式直线形膜盘;利用有限元方法对其轴向刚度及在转矩、轴向偏差、角向不对中偏差、转速及复合工况下的应力和寿命进行了分析,并与其同直径的单曲面膜盘进行对比。研究表明,多孔式直线形膜盘的轴向刚度比同直径的单曲面膜盘小,刚度均呈非线性变化,刚度与膜盘厚度成正比;在轴向偏差、角向不对中偏差下,多孔式直线形膜盘应力低于单曲面膜盘,具有更好的容差能力;同等负载转矩下,多孔式直线形膜盘应力虽大于单曲面膜盘,但满足强度和寿命要求,且膜盘应力分布更加均匀。因此,多孔式直线形膜盘具备更高的容差性能,适用于高转速、低载荷和存在较大轴向及角向不对中

针对高速膜盘联轴器工作过程中受到载荷突变影响,引起膜盘疲劳破坏和断裂失效的问题,对可冗余膜盘联轴器结构和动态性能进行了研究。首先,设计了可冗余膜盘联轴器整体结构;其次,建立了膜盘的有限元分析模型,计算得到了满足设计需求的膜盘最佳厚度;然后,对膜盘联轴器的冗余结构进行强度分析,证明了冗余结构的安全系数,并可以实现转矩的传递;最后,对膜盘联轴器的动态性能进行了研究,得到了频率响应曲线。研究结果可为该领域的机械传动装置结构分析提供有效依据。