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齿轮作为传动系统的核心关键零件,其设计与制造水平是国家装备制造业综合实力的重要展示。由于高强度零部件疲劳强度对应力集中的敏感性,疲劳成为齿轮失效的主要模式,而第三代制造技术—抗疲劳制造的核心是表层硬化和表层改性,对于破解齿轮疲劳失效问题具有重要意义。机械加工过程中形成的表面粗糙度就像尖角缺口和裂纹一样,尤其是谷底处的应力集中效应促进滑移和疲劳裂纹的萌生,降低零部件的疲劳性能。同时,高的表面硬度造成较大的应力集中系数,粗糙度对疲劳性能的影响更加明显。粗糙度是反映零部件表面微观形貌几何形状误差的重要指标,相比于二维表面粗糙度只能反映一条线上的数据特征,三维表面粗糙度则可以反映一定面积区域上的形貌特征,更接近真实的表面形貌。因此,探究三维表面粗糙度对渗碳淬火材料疲劳性能的影响规律具有重要意义。18CrNiMo7-6钢是高速重载齿轮、轴等关键零部件的主导应用材料,经过渗碳淬火,具有较高的抗拉强度、表面硬度,同时得到坚韧的心部。本文以渗碳淬火18CrNiMo7-6钢为研究对象,开展粗糙度对旋转弯曲疲劳寿命的影响研究,主要研究内容如下:（1）优化旋转弯曲疲劳试样磨削工艺。为高效高质量磨削标准旋转弯曲疲劳试样,基于GB-T4337-2015中尺寸、形位公差和表面质量要求,设计两种磨削加工方案,择优选择其中一种。磨削后试样同轴度误差为0.0093 mm,表面残余应力为-233.84 MPa,表面算术平均偏差Sa为0.208μm,符合国标要求;（2）设计外圆轴向研磨装置。基于数控磨床,利用直线电机模组快速往复运动的特点,通过软件控制定位,实现疲劳试样标距段高效率均匀轴向研磨;（3）通过外圆轴向研磨装置制备Sa分别为0.025μm、0.2μm的两组试样,探究Sa在四级应力水平下对渗碳淬火18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳寿命的影响规律,结果表明:在加载应力为1184 MPa时,Sa=0.025μm试样的疲劳寿命比Sa=0.2μm提升29.9倍;在加载应力为1216 MPa时,则提升6.76倍;（4）通过复合磨削制备Sa=0.2μm且具有周向纹理的一组试样,探究加工纹理方向在四级应力水平下对渗碳淬火18CrNiMo7-6钢旋转弯曲疲劳寿命的影响规律,结果表明:在加载应力为1184 MPa时,具有轴向纹理试样的疲劳寿命比具有周向纹理提升3.57倍,在加载应力为1144 MPa时,则提升3.07倍;（5）选择5个与疲劳性能相关的三维表面评定参数:表面均方根偏差Sq、表面峭度Sku、表面偏斜度Ssk、深谷区容积Sv、表面十点高度Sz,制备Sa分别为0.025μm、0.1μm、0.2μm、0.4μm的四组试样进行疲劳试验,探究三维表面粗糙度在加载应力为1184 MPa时对疲劳寿命的影响规律,结果表明:Sq、Sz与旋转弯曲疲劳寿命相关程度最高。