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作者：付红;马超;刘杰;鹿鹏程;李雨潭;张端军;
单位：江苏建筑职业技术学院智能制造学院;中国矿业大学材料与物理学院;同济大学汽车学院;徐州东方传动机械股份有限公司;
摘要：通过使用改进的变密度法对某型抽油机减速器齿轮进行以应力最小为目标的拓扑优化，以降低其质量，提高其强度。首先，建立该齿轮的有限元模型，并以辐板为设计对象，提出使用P范数凝聚函数建立其应力全局函数；其次，以应力全局函数作为目标函数，以辐板体积作为约束函数，使用改进的固体各向同性材料惩罚方法对辐板进行拓扑优化。为验证应力最小化拓扑优化的有效性，同时对辐板进行以柔度最小为目标的拓扑优化。优化结果表明：相较于柔度优化结果，应力最小化拓扑优化得到的辐板，开孔边界更平滑，因而辐板的应力分布更均匀，辐板的最大von Mises应力降低了6.93%；相较于原设计，最大von Mises应力下降4.31%，疲劳寿命提升385.6%，而质量减小15.4%。因此，使用应力最小化拓扑优化得到的辐板更符合轻量化和强度设计要求，可为类似结构的优化设计提供参考。
关键词：抽油机;;减速器;;齿轮;;强度;;拓扑优化
基金资助：国家自然科学基金青年科学基金资助项目（52305244）;; 安徽省自然科学基金青年基金资助项目（2308085QE158）;; 江苏省高等学校基础科学研究面上资助项目（22KJD460003）;; 徐州市基础研究计划资助项目（KC22013）
