旋转对称重数对齿轮拓扑优化的影响
刘治华
董瑞
李豪
郑州大学 机械与动力工程学院,郑州 450001
摘要：[目的]齿轮进行圆周旋转运动,其轮体的拓扑优化设计需考虑旋转对称性,不同的旋转对称重数可能会影响齿轮轮体拓扑优化设计的结果.但是,目前对于设置何种旋转对称重数能够使齿轮轮体拓扑优化结果最优尚未定论.为此,分析了旋转对称重数对齿轮拓扑优化设计结果的影响.[方法]以某减速器输出轴齿轮为研究对象,使用有限元仿真软件Abaqus对未经拓扑优化设计的齿轮进行受力分析和模态分析,分别得到齿轮啮合时的应力状态和固有振动特性;利用变密度法对齿轮进行了拓扑优化设计,对拓扑优化后的齿轮进行受力分析和模态分析,并系统分析了旋转对称重数对齿轮拓扑优化结果的影响.[结果]有限元仿真结果表明,旋转对称重数会影响齿轮拓扑优化区域的分布,对拓扑优化的体积减小分数影响较小;具有不同旋转对称重数的齿轮在啮合受力时均未发生屈服.模态分析结果表明,其固有振动特性变化较大;当旋转对称重数为6时,拓扑优化后的齿轮不仅在啮合受力时不会发生屈服,而且其固有振动频率与啮合频率差异最大,可有效避免齿轮啮合时发生共振.
关键词：齿轮拓扑优化旋转对称重数模态分析
分类号：TH132(机械零件及传动装置)
资助基金：郑州大学求是科研启动基金(32212492)
论文发表日期：2026-03-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 61-69 )
英文信息