面齿轮传动是一种新型的齿轮传动形式,具有结构简单紧凑、质量轻、传动比大和扭矩分流等优点,已广泛应用于航天和航空领域,但尚未在核工业领域应用。对于核工业领域中的核化设备,其工作环境一般具有高放射性、强腐蚀性以及高温等特点,因此对于齿轮这种易损件的检修要求苛刻,现利用面齿轮便于安装与维修的优点,开发一种用于核化设备的大尺寸面齿轮。本文在已设计的理论面齿轮结构参数的基础上,通过齿轮的修形设计,在设计工况下进行齿面接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA),分析修形条件下面齿轮对安装误差敏感性的影响,以及腐蚀对安装误差敏感性的影响,从而得到理想的面齿轮结构。本文对比分析了不同修形齿面的面齿轮在设计工况下的几何性能、承载性能以及强度性能的分析,证明了面齿轮内、外半径设计合理。研究发现,齿廓修形使齿轮副的安装误差敏感性升高;而双向修形可使齿轮副的安装误差敏感性降低,便于面齿轮传动的安装与检修,且当齿面沿齿宽中凸40微米的修形时,齿面啮合性能相对于齿轮副安装误差的敏感性大为降低。齿轮副在各种工况下都具有较高的强度余量。齿廓修形和齿向修形的齿面各向均匀腐蚀2mm后,面齿轮副的几何、承载啮合性能及强度性能仍然能够满足设计要求,齿轮副的齿根弯曲应力最大值远远小于许用应力值,接触应力也不到许用应力值的1/3。齿廓修形传动比较平稳,振动与冲击较小;双向修形传动的平稳性较差,振动与冲击稍大,但由于本文所设计的面齿轮副的转速很低,因此这种不利影响可以忽略。本文对面齿轮副设计仿真分析发现,采用双向修形的方法可降低面齿轮对安装误差的敏感性,加上面齿轮传动的其它优点,面齿轮传动可在核电、核燃料后处理等行业中推广使用。