圆弧端齿以其特殊的齿形而具有承载能力强、定位精度高、自动定心、装配简便等诸多优点，广泛的应用于航空发动机和大型工业燃气轮机，主要用作各级压气机、涡轮转子的联接和固定。目前国内对圆弧端齿的设计技术水平低，技术积累薄弱。因此，开展圆弧端齿结构设计方法的研究是有必要也是有意义的。本文的主要内容包括：（1）提出并建立了基于参数化建模的圆弧端齿结构设计方法。该方法提取并总结了描述结构所需全部参数，研究得到基本几何参数的计算方法，并给出齿顶倒角、山形底和齿根过渡圆弧这些关键局部细节的设计方法；同时包括磨轮顶部宽度这一关键参数的计算公式以及成形磨轮基本轮廓设计方法；通过模拟其加工原理建立了圆弧端齿的参数化模型；最后结合EGD-3强度与寿命设计准则，给出了设计方法的流程。根据圆弧端齿结构设计结果表明所建立的结构设计方法有效、可靠。（2）建立了圆弧端齿结构的优化模型和优化方法。该模型选择圆弧端齿结构的最大等效应力最小作为优化目标，以过渡圆弧大、小半径及圆弧端齿内径作为优化设计变量；该方法采用代理模型结合遗传算法的优化技术与三维有限元分析技术以及自动参数化建模技术。通过圆弧端齿结构的优化分析结果表明所建立的优化模型和优化方法是有效的。（3）设计了两种不同结构的圆弧端齿并进行了结构优化。通过考虑接触条件下的三维非线性有限元应力分析，结果表明通过改进的端齿结构的强度和寿命均得到提高；优化结果表明这两种结构的目标函数值相比某发动机所用端齿分别减小了6.1%和19.7%。（4）开展了圆弧端齿结构影响因素的分析研究，得到了相关的影响规律。首先，通过分析部分关键参数对结构应力分布的影响表明：摩擦系数、内径及齿根过渡圆弧半径对端齿应力影响较大。其次，得出了端齿所受载荷对应力分布的影响规律：随着转速的增加，齿根过渡圆弧应力将大幅度增加；扭矩和温度对端齿应力分布影响较小；轴向预紧力主要对齿面接触区应力分布影响较大。最后，通过对三种不同齿数的圆弧端齿结构的优化分析发现：随着齿数的增加，端齿最大等效应力呈下降趋势。同时通过分析比较发现：凹、凸齿分别作为工作部件时对端齿应力分布并没有太大的差别。