某动力涡轮转子连接圆弧端齿的优化设计

针对圆弧端齿开设螺栓孔会破坏圆弧端齿齿形结构的完整性、产生局部应力集中等问题，建立了带有螺栓预紧的动力涡轮盘轴圆弧端齿连接转子优化模型，基于ANSYS优化平台进行了带螺栓孔的圆弧端齿结构优化设计。分析结果表明，螺栓孔的开设对圆弧端齿齿底的强度削弱作用要比对凹（凸）齿本身的大，且将螺栓孔径向分布在圆弧端齿的节圆直径附近有利于降低圆弧端齿结构的应力和改善应力分布；在满足其他应力约束条件下，优化后的圆弧端齿最大等效应力比原始方案降低9.1%，端齿工作面最大接触应力降低44.6%，改善了圆弧端齿齿根附近的应力分布状态，同时也没有对动力涡轮盘轴转子变形产生影响。