齿轮是机械产品中的重要基础零件,齿轮传动是机械传动的主要形式,它具有速比范围大、功率范围广、传动效率高、结构紧凑等一系列优点,特别是近年来,随着汽车、航空航天技术的飞速发展,齿轮传动作为极其重要的机械传动形式而深受人们的关注。疲劳失效是齿轮类零件主要的失效形式。传统的齿轮传动的设计方法是按齿轮在传动过程中的最大载荷在等幅疲劳强度下的设计,一般都没有具体的考虑随机载荷波动对齿轮传动寿命的影响。这种方法主要是为满足强度、疲劳寿命、重量、体积等条件的静态设计,因而往往会出现振动大、噪音高等问题。为了同时保证重量轻、噪音低等特殊设计要求,齿轮系统的某些参数和静态性能指标通常不得不设计在接近失效极限的边缘状态,这就带来了性能预测及寿命预测不准确等相关问题,往往因为很小的问题却造成巨大的损失。本文在国家科技支撑计划课题“大功率风电机组研制与示范”子课题“1.5MW以上风电机组齿轮箱的研制及产业化”(项目编号:2006036004099)资助下,在分析、研究国内外关于结构疲劳寿命分析预测的理论和方法及其研究概况的基础上综合运用了疲劳累积理论、疲劳载荷计数方法和齿轮疲劳试验技术等方法对在随机载荷条件下工作的齿轮弯曲疲劳设计方法和寿命预测方法进行了深入的理论分析和试验研究。主要工作内容包括:首先,齿轮随机疲劳载荷计数方法的研究,分析不同于传统且适用于齿轮疲劳载荷的计数方法;其次,根据疲劳累积损伤等效的原则推导了随机载荷的当量载荷计算公式,分析了载荷谱分布参数对当量载荷的影响,并分析了齿轮疲劳载荷的分布规律对齿轮寿命的影响规律,得出了量化的数值关系,为随机载荷条件下齿轮的设计提供指导;最后,分析研究了随机载荷条件下进行齿轮弯曲疲劳试验的方法,研究了试验载荷谱的编制方法,并在电液伺服疲劳试验机上进行了齿轮的弯曲疲劳试验,得出随机载荷条件下齿轮弯曲疲劳强度,与恒幅载荷下的齿轮弯曲疲劳强度和理论分析结果进行了对比,验证了理论分析结果的正确性和可行性。本论文通过系统研究,总结归纳了随机载荷的分布参数对齿轮寿命的影响,论文的结论将对随机工况下齿轮合理设计和优化起到一定的指导和借鉴意义。