齿轮传动具有结构紧凑、传动比准确、传动效率高等众多优点,是机械设备中应用较为广泛的一种传动方式。在许多工况下,交变载荷的冲击会导致齿轮使用寿命缩短,引发设备失效和安全事故,造成不必要的经济损失。因此本文通过建立可实现动载加载的齿轮摩擦磨损实验台,对交变载荷下齿轮失效形式、演变机理进行研究。构建交变载荷齿轮摩擦磨损实验台。根据实验要求对测试平台动力输入、阻力加载、油液循环提出具体设计方案。动力输入方面主要介绍电机选型设计和无极变速的实现方式,要求满足转速简单可调,动力输出稳定;阻力加载方面提出了三弹簧振子动载荷加载、半联轴器恒定载荷加载的设计方案,并对其进行了数值计算;设计了蠕动泵油液循环方案,实现防止油液磨粒分布不均匀、对油液样本进行不停机实时采集的要求。以实验斜齿轮为研究对象,建立与实验齿轮参数相同三维仿真模型,通过有限元动力学分析齿轮啮合过程中应力分布情况,结果表明齿轮啮合过程中小齿轮齿根处受到应力最大,容易发生断裂失效。在最大应力基础上,模拟设置齿轮交变载荷谱,推导齿轮在运行过程中的疲劳特定曲线,通过名义应力法对齿轮在近实验条件下的齿轮疲劳寿命进行计算,分析结果满足疲劳设计要求。进行齿轮摩擦磨损实验,对交变载荷下齿轮磨损演化机理进行探究。文中从磨损率、油液磨粒、齿面形貌等方面对实验结果进行分析发现:受交变载荷的影响,齿轮跑和期异常磨粒数量较多,磨损初期运行状态容易失衡;稳定磨损期小磨粒数量远远高出恒定载荷下小磨粒量,稳定运行时间较短;运行后期齿轮发生强烈的粘着磨损和粘着-疲劳磨损。提出了一种新型的油液污染度评估模型,该模型具有更好的准确性和灵活性,可对齿轮磨损状态进行预测。从齿面形貌上看,齿轮齿顶和齿根处以粘着磨损形式为主导,分度圆处点蚀现象严重。在交变载荷的影响下,分度圆处点蚀面积相对较大,拓展性点蚀较多;齿根处磨损最为严重,表面材料脆性大大增加,非常容易脱落形成磨粒,进一步污染润滑油液加剧磨损进程。