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随着汽车向高使用性能方向发展,变速器要满足高稳定性、低振动、低噪声和短设计周期等要求,但传统的变速器齿轮设计多依赖于经验,不能满足当前对其设计方法的要求。本文以传动平稳性为研究目标,对齿轮的优化模型进行了研究,并通过优化参数的分析和比较,验证了CAD和CAE联合设计齿轮的可行性。本文通过坐标变换,建立了渐开线螺旋齿面的数学模型,并对模型中的相关参数进行了分析,以此作为本文建立参数化齿轮模型的基础。为了研究齿轮副虚拟装配问题,通过研究齿廓基本啮合定律,推导出了齿轮副的啮合线方程,建立了考虑到装配误差的齿轮副数学模型。将所建立的齿轮副模型在Matlab软件中进行分析计算,比较齿轮副前后的虚拟装配情况,验证了所建立齿轮副数学模型的有效性。在ANSYS参数化语言和渐开线螺旋齿面方程的基础上,本文建立了精确的渐开线螺旋齿轮模型。为了进一步对齿轮副三维造型下的装配问题进行研究,在ANSYS软件中,通过参数化语言,建立了齿轮副的三维装配模型,对此模型和齿轮副的数学模型进行分析比较,验证了齿轮副装配模型的有效性。为了分析齿轮副的性能,本文研究了齿轮副三维装配模型中加载的边界条件,在ANSYS软件中建立了齿轮副的有限元接触模型。齿轮副的动态啮合是非线性接触问题,在齿轮副有限元接触模型的基础上,本文对转角为-10°~10°时模型的接触情况进行了研究,其结果表明齿轮副的齿面接触面积随着转角的变化而波动,并在某一转角,接触面积出现突变,齿轮副的传动平稳性最差。在齿轮副有限元接触模型的基础上,以传动平稳性为优化目标,建立了齿轮副优化模型。在ANSYS和Matlab软件中,采用正交试验设计和遗传算法求解优化模型,并在KISSSOFT中对优化结果进行了分析和比较,验证了齿轮副优化模型的有效性。论文研究结果表明:CAD和CAE联合设计齿轮是可行的。