滑塊式萬向聯(lián)軸器廣泛應用于大型軋機主傳動系統(tǒng)中，也是軋機的薄弱環(huán)節(jié)，某鋼廠滑塊式萬向聯(lián)軸器在生產(chǎn)過程中多次出現(xiàn)因扁頭斷裂導致停產(chǎn)的事故。因此，找出扁頭斷裂原因，對萬向聯(lián)軸器結構進行優(yōu)化具有重要的意義。

設備結構優(yōu)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(lián)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(yōu)化對象很難使它和叉頭等強度，從而較大程度發(fā)揮聯(lián)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(lián)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(jù)等強度原則對滑塊式聯(lián)軸器結構進行優(yōu)化。

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

根據(jù)Miner線性累計損傷理論，計及低于疲勞的應力循環(huán)對疲勞壽命的影響對扁頭進行疲勞壽命計算。優(yōu)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(yōu)化后扁頭的疲勞壽命為12.95年，比優(yōu)化前的疲勞壽命提高4.3倍。

1)優(yōu)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(shù)化優(yōu)化設計方法對滑塊式萬向聯(lián)軸器整體進行優(yōu)化，摒棄了傳統(tǒng)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。

3)優(yōu)化后在使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(yōu)化目標。