齿轮传动因传动效率高、功率范围广等优点已成为机械设备中重要的传动形式,在航空航天、汽车、船舶等领域应用广泛。在齿轮传动向着高速、重载方向发展的趋势下,对振动噪声、传动平稳性等方面的要求越来越高,研究高速重载齿轮传动过程中的动态特性有着十分重要的工程实际意义。本文课题来源于国家科技重大专项某具体项目的实际需求,采用理论数值计算、有限元仿真相结合的方法,对多种工况下高速重载齿轮稳定运行时的温度、应力和振动响应等动态特性进行研究,并通过对齿轮进行齿廓修形以对比分析修形前后齿轮传动动态特性的变化。本文主要研究内容如下:（1）基于摩擦学、传热学相关理论,建立了齿轮传动热量传递分析模型,探究了齿轮热平衡温度场分析中主要参数的计算方法。对齿轮热分析边界条件进行求解,精确计算了轮齿不同啮合位置的摩擦热流密度和轮齿各表面对流换热系数,分析了摩擦热流密度在齿轮啮合面的分布规律,并采用微分的思想将齿轮啮合面沿齿高方向均匀划分为若干个微小曲面以实现摩擦热流密度的准确加载。以目前学者认为高速齿轮端面可能存在的换热介质流体类型的不同归纳了三种端面对流换热系数的计算方法,并以此为区别在ANSYS/Workbench中建立了多种工况下的齿轮本体温度场分析模型,研究了不同工况及不同端面换热流体影响下齿轮本体温度场的分布规律。最后,开展了齿轮瞬态温度场的仿真分析,结合分析结果和胶合判定标准对高速重载齿轮的胶合承载能力进行了评价。（2）基于Hertz弹性接触理论和Lewis悬臂梁理论,对高速重载齿轮齿面接触应力和齿根弯曲应力进行了理论计算。在前处理软件ANSA中建立了高速重载齿轮有限元模型,在兼顾求解精度和计算效率的要求下对齿轮齿根处的建模方法进行了探究,结果表明:以0.3mm或更小尺寸的体单元细化齿根过渡圆弧处的网格,并在其上附0.05mm或更小厚度的shell单元,可以获得齿根弯曲应力较为精确的仿真结果。根据探究结果对齿轮齿根过渡圆弧处重新建模,并从齿轮转速、啮合力、啮合应力斑等方面对模型的传动可行性进行了校核分析。结合齿轮本体温度场分析的结果,在ANSYS/LS-DYNA中开展了基于热-弹耦合的齿轮动态啮合仿真求解,从动态接触应力、应变及弯曲应力等方面对高速重载齿轮多种工况下的动态啮合过程进行了分析。（3）开展了高速重载齿轮振动特性分析。从仿真和试验两方面对高速重载齿轮的自由模态进行分析,得到其固有频率及振型。其中,仿真值与试验值最大误差为4.37%,表明本文的模态仿真分析具有较高的准确性。同时进行了齿轮临界转速仿真分析,结合计算结果和模态分析结果得出:齿轮动态啮合激励不会与固有频率或临界转速下的模态激起齿轮共振。建立了高速重载齿轮箱动力学分析模型,对多工况下齿轮箱的振动响应进行了仿真求解,分析得到了齿轮啮合过程中的振动特性。（4）对比分析了齿廓修形前后高速重载齿轮动态特性的变化。结合齿廓修形理论和齿轮热-弹耦合应变分析结果,对齿廓修形参数进行了计算,并在Solid Works中建立了修形后的高速重载齿轮三维模型。从温度场、动态啮合应力、振动响应等方面对修形后齿轮的啮合动态特性进行了仿真,并将求解结果与修形前的仿真结果进行对比分析,结果表明齿廓修形对齿轮啮合动态特性影响显著,在较大程度上降低了高速重载工况下齿轮发生齿面胶合破坏的风险,能有效减小单双齿交替啮合时的应力冲击与振动。