渐开线圆柱齿轮是机械传动系统中最为常见的传动部件，随着我国智能制造进程推进与发展，对传动系统设计与系统仿真的国产工业软件的开发需求被提到了日程。目前，在该领域国外的相关软件如MASTA、Romax、KISSsoft等软件已趋于成熟，国内尚无一款比较全面的齿轮传动系统设计分析软件。因此，对齿轮传动设计与分析相关计算程序开发的研究便具有重要的意义。
在国家重点研发计划“齿轮传动数字化设计分析与数据平台”项目的支持下，“基于齿轮范成法原理和当前行业最新标准与计算方法”建立修形后直齿的鼓形面数学模型，并根据齿轮接触分析(TCA)结果进行齿面的离散。基于Weber能量法，求解齿间载荷分布，并利用线性规划法，求解齿向载荷分布。在得出齿面的实际载荷分布后，建立鼓形齿面的圆柱体模型。利用赫兹原理，对含安装误差的鼓形齿面进行齿面接触应力分布求解。分析结果发现垂直平面误差较轴平面误差对接触应力分布影响更大，起鼓修形后齿面载荷分布虽然得到明显改善，但接触应力值会有所增大。本文接触应力分布结果与有限元方法结果规律相一致，证明了该方法的合理性，为齿轮承载接触分析(LTCA)提供了新的简便方法。
图1 不同误差工况下的齿面载荷分布及接触应力分布
该成果以“含安装误差的鼓形齿轮承载接触分析”为题发表于《机械工程学报》（2022年58卷21期），东华大学为唯一通讯作者单位，机械工程学院教师吕宏展为该论文的第一作者和通讯作者。课题组围绕适用于机器人和智能装备的精密机电传动与系统核心问题进行了相关的研究。近年来得到了国家重点研发计划“制造基础技术与关键部件”专项：齿轮传动数字化设计分析与数据平台（项目号：2018YFB2001702）项目的资助。研究成果应用于北京索为云网科技有限公司“齿轮传动数字化设计分析与数据平台”的相关计算模块中。