齿轮是机械传动中最重要的零部件之一。随着工业的发展,对齿轮传动的使用寿命、传动效率、结构设计等都提出了更高的要求。齿轮在传动过程中经常发生齿根疲劳断裂等一系列的失效现象,严重影响了生产的正常进行。本文以渐开线齿轮为研究对象,分析了在弯曲应力下产生齿根疲劳断裂现象时三维断裂力学特性,为进一步研究齿轮失效和安全设计打下理论基础。在应力强度因子的计算过程中,从线弹性断裂力学的角度出发,结合边界元思想,在断裂分析软件FRANC3D中计算了三维齿根疲劳裂纹前缘不同位置的三种应力强度因子,分析了应力强度因子值的变化规律和对疲劳裂纹扩展趋势的影响。在研究齿根疲劳裂纹扩展轨迹分析中,介绍了疲劳破坏与扩展机理、复合型裂纹扩展机理以及利用边界元数值方法模拟三维裂纹扩展的相关理论,根据这些理论,在FRANC3D中分步模拟了裂纹的扩展,并分析了齿根初始裂纹位置对裂纹疲劳扩展的影响。在齿轮疲劳寿命分析中,基于疲劳寿命近似等于安全寿命和裂纹扩展寿命之和的思想,用安全寿命分析方法,在ANSYS软件中计算了齿轮安全寿命,用断裂力学理论中的损伤容限设计方法,在FRANC3D中计算了齿根疲劳裂纹的扩展寿命。进行了相关的试验,试验结果与理论结果比较吻合。