随着现代工业的发展,大型机械传动在高速、大功率、轻量、小型、高效、高可靠性以及环保等方面的要求不断提高,在大型机械传动中,大型重载齿轮作为传动部件通常要承受较高的动载荷,这就要求其结构必须具备较好的静、动态性能和高比刚度,而泡沫铝材料的轻质性、阻尼减振及高比刚度、比强度等优异性能已为此前的研究试验所证实,因此将泡沫铝金属及其复合材料等添加入大型重载齿轮中以提高结构的力学性能已成为解决加工过程中某些关键技术性问题的可行方案。本文MG400/920—WD型采煤机中减速器齿轮为原型,设计了以铸钢材料为外部壳体、内部填充泡沫铝材料的填充结构齿轮。运用材料力学的相关理论对其简化模型进行了分析,根据其挠度、强度及比刚度等静态性能与原型铸钢结构的比较研究,发现当上述性能满足设计要求的情况下,其在减轻结构质量方面较铸钢结构有很大提升。利用ANSYS有限元软件对齿轮的静、动态性能进行数值模拟分析,证实了填充结构齿轮的固有频率有所提高,最大响应振幅则降低,有效地减弱了系统的振动。对填充结构齿轮的结构形状进行了优化设计,得到了符合设计要求的最优设计方案。该方案是在当前设计要求条件及加工工艺下所能达到的具有最佳性能参数的齿轮结构设计。