覃立，陈荣梅，郭勤涛

(1. 南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016；2. 南京安维士传动技术股份有限公司，江苏 南京 210019)

0 引言

在大型风电传动系统中，行星架承担着主轴传递过来的转矩，是风电齿轮箱中承载最大的零部件，在工程应用中前臂和前轴联接处时常会发生断裂、疲劳等故障[1]。行星架作为齿轮箱中最重要的零部件之一，为了保证风力发电机20年的运行寿命，须保证行星架具有足够的极限强度和疲劳强度[2]，因此行星架的强度设计研究具有重要意义。

在某些双臂行星架中，在前臂和前轴联接处设置有阶梯轴结构，如图1所示，以便于对支承行星架的滚动轴承轴向定位。显然，在阶梯轴的1、2两处存在应力集中现象。在机械零部件中，通常采用过渡圆弧来改善该现象，常见过渡圆弧构型有单圆弧、双圆弧和三圆弧等[3-4]。鉴于采用单圆弧过渡影响轴承装配且应力降低效果不明显。过渡多圆弧被作为一种低应力设计方案，但如何实现多圆弧参数优化设计并提高优化设计效率成为一个研究问题。

图1 阶梯轴结构

本文以两种圆弧构型即图1中1处采用双圆弧、2处采用三圆弧为例进行多圆弧结构优化设计研究。首先对多圆弧参数设计方法进行了研究，利用有限元和编程软件实现行星架多圆弧结构的参数化建模，最后进行了优化方法的探讨。

1 多圆弧曲线的参数设计

为了准确描述多圆弧曲线的形状和位置并保证设计参数之间相互独立，以三圆弧曲线为例，推导其通用的几何关系[5-8]，提取出设计参数。……