基于有限元的齿轮修形优化设计研究

陈荣明; 于天亮; 刘朔; 卢海承

doi:10.13436/j.mkjx.202610028

煤矿机械 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (10) : 148 -155. DOI: 10.13436/j.mkjx.202610028

基于有限元的齿轮修形优化设计研究

陈荣明, 于天亮, 刘朔, 卢海承

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摘要

煤矿用乳化液泵是综采工作面液压支架的核心动力源，重载齿轮作为泵站关键传动部件，一旦失效将严重影响煤矿生产效率。传统经验式齿轮修形方法存在精度低、工况适应性差等问题。提出一种基于有限元的齿轮鼓形修形参数化建模方法，对多错位工况下齿轮修形进行优化设计。通过推导鼓形修形量与齿廓转角的映射关系，建立修形齿轮副精细化有限元模型；利用静力学接触仿真，分析不同角偏斜下修形量对齿面接触应力的影响规律，确定最优鼓形修形参数；基于磨损理论开展微动磨损仿真，阐明鼓形修形对齿轮磨损性能的改善机理；通过整机台架试验验证修形方案有效性。结果表明：修形可显著降低齿面最大接触应力，减轻齿端边缘载荷集中；角偏斜工况下最大累计磨损深度降低64%以上，磨损寿命明显提高。该方法为重载齿轮传动修形优化提供了精确高效的技术途径与理论依据，具有重要工程应用价值。