齿轮传动机构具备传动功率大、速比范围大、传动比稳定、使用寿命长以及结构紧凑等优点,被广泛应用于国防军工、能源和交通运输等行业。齿轮系统传动效率是衡量传动系统性能的一项重要指标,对传动系统的动力性能和节能降耗具有重要的影响。由于齿轮传动系统不可避免的存在齿面偏差和齿面微观形貌,但是传统的齿轮传动效率计算方法并未考虑齿面偏差和齿面微观形貌的影响。本文针对齿面偏差和齿面微观形貌影响下的齿轮传动效率问题,采用理论分析、动力学建模和实验验证相结合的方法,分析了齿面偏差对啮合刚度、载荷分配和振动特性的影响,提出了考虑实测齿面微观形貌和齿面偏差影响的直齿轮效率计算方法,通过试验台的搭建验证了动力学模型和效率计算模型的准确性。主要研究内容如下:(1)针对传统齿轮效率计算模型未考虑齿面偏差对啮合刚度、法向载荷和单双齿区间占比的影响,运用齿面偏差影响的啮合刚度和误差耦合的激励模型,分析了齿面偏差对啮合刚度、载荷分配系数、传递误差的影响;(2)建立了误差激励、啮合刚度激励和摩擦激励耦合的平移-扭转的六自由度动力学模型,分析了齿面偏差对振动特性的影响,开展了齿轮振动测试实验,通过时频域分析,验证了动力学模型的准确性;(3)针对传统摩擦系数计算模型未考虑齿面微观形貌的影响,建立了考虑真实齿面微观形貌的混合润滑齿面摩擦系数计算模型,分析了齿面偏差和齿面微观形貌对齿面摩擦特性的影响;(4)针对传统齿轮啮合功率损失模型忽略不同轮齿齿面偏差各异性和单双齿区间占比的影响,将一个啮合线上的平均功率损失作为齿轮啮合功率损失。建立了考虑齿面偏差各异性和单双齿区间占比影响的齿轮传动效率计算模型,分析了齿面偏差对传动效率和功率损失的影响;(5)搭建了齿轮效率试验台,获取了不同齿面偏差和工作条件下的齿轮传动效率,对比了仿真结果与实验结果的相对误差,验证了效率计算模型的准确性。