基于响应面法的交叉簧片铰链微位移机构优化设计

为提升一种新型交叉簧片柔性微位移机构的动力学性能，采用响应曲面优化分析对微位移结构参数进行多目标优化设计。首先建立机构的FEA参数化模型，分析机构的工作原理，利用ANSYS对微位移机构进行动力学分析；确定微位移机构的性能指标参数；采用内切中心复合设计法建立响应曲面模型，确定优化设计参数；以交叉铰链簧片厚度作为优化设计变量，前三阶频率作为目标函数，微位移刚度作为约束函数，采用非线性二次规划算法建立多目标参数优化模型，在优化推荐的三个最优解中进行修正，得到最终的设计方案。比较优化前后微位移机构的性能指标，在机构刚度不变的情况下，一阶频率提升80%，二、三阶频率提升4%。研究得出以下结论，簧片厚度对微位移机构动力学性能影响呈正相关，且不同节点处簧片厚度影响不同，采用该优化设计方案有效提升了机构的动力学性能。