基于辐板结构优化的航空发动机齿轮传动系统避振设计方法研究
张洋铭1
李波2
刘怀举1
王巧2
李扬1
1.重庆大学 高端装备机械传动全国重点实验室,重庆 4000442.中国航发四川燃气涡轮研究院,成都 610500
摘要：[目的]针对航空发动机齿轮传动系统在复杂工况下易发生行波共振,进而制约高可靠性轻量化设计的问题,开展齿轮辐板结构避振优化研究.[方法]首先,构建基于Kriging插值法与贝叶斯超参数优化的齿轮模态振频代理模型,替代高成本数值分析,高效预测结构参数对固有频率的影响;其次,以辐厚比、轮缘比为设计变量,建立系统质量最小化与综合啮合刚度最大化的多目标优化数学模型;然后,将代理模型嵌入非支配排序遗传算法Ⅲ框架,施加共振转速裕度等多类约束,开展多目标迭代寻优;最后,采用优劣解距离法对Pareto前沿解集进行综合评估,筛选最佳结构方案.[结果]结果表明,所构建代理模型对齿轮前3阶节径固有频率的决定系数R2分别达到96.8%、94.7%、98.8%,预测精度满足工程设计需求;经优化设计后,传动系统中存在行波共振风险的6个齿轮在连续运转及高转速工况下的共振点均被有效规避;相较于初始设计方案,齿轮组总体质量减轻14.4%,且各齿轮接触与弯曲疲劳安全系数仍分别满足大于1.25与1.5的强度标准.研究可为航空齿轮传动结构轻量化设计提供参考.
关键词：航空发动机附件机匣代理模型行波共振轻量化设计
分类号：V233.1+4(航空发动机（推进系统）)
资助基金：国家自然科学基金(52322504)重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQ-JQX0016)
论文发表日期：2026-08-15
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：11( 137-147 )
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