随着各类机械设备的不断研发,动力传输至关重要,而减速器作为重要的传动部件,其作用也越来越重要,若其发生疲劳失效,将对机械设备的运行造成重大影响,因此对减速器进行疲劳优化分析非常重要。本文以疲劳损伤理论、有限元法、结构优化设计理论等知识为理论指导,运用ANSYS有限元分析软件对圆柱齿轮减速器各关键零部件进行静强度分析、优化设计以及疲劳寿命分析进行研究,其研究成果对现实工程中减速器的设计会有一定的借鉴意义,本文主要的研究内容如下:(1)阐述了疲劳设计、优化设计与减速器的研究现状,总结归纳了结构优化的设计方法、有限元理论、疲劳寿命分析理论等。本文对减速器齿轮传动参数进行参数化设计,根据优化结果对减速器进行初始结构设计。(2)对减速器各级齿轮进行了传统设计计算与有限元静强度分析,并将各齿轮的齿根弯曲强度与接触强度的分析结果与理论计算进行对比分析。结果表明减速器各级齿轮轮齿强度与刚度满足设备设计要求。通过对齿轮齿根过渡圆角对齿轮弯曲强度影响分析,结果表明齿根过渡圆角对齿轮弯曲强度影响较大。(3)以减速器初始模型为基础,对齿轮轴进行尺寸优化,获得齿轮轴结构尺寸参数;并对齿轮和箱体分别进行以结构柔度最小为目标的拓扑优化,通过对优化结果的分析解读,对齿轮及箱体进行新结构设计,并对新结构进行静强度分析,结果表明齿轮和箱体设计结构的强度与刚度满足设计要求,为下一步对齿轮的疲劳寿命分析奠定了基础。(4)以新齿轮结构为对象,在相同工况下,对由于渗碳淬火而存在残余压应力齿轮和不存在残余压应力齿轮,分别进行弯曲强度和弯曲疲劳寿命分析,通过结果对比分析表明,残余压应力可使齿轮弯曲抗疲劳性能得到较大提高。