人字齿轮不仅拥有传统齿轮固有的高传动效率、结构紧凑等优点,而且不产生轴向力。因此常被运用与重载以及可靠性要求较高的场合,如航空、船舶等领域。然而,由于齿轮传动的时变性,无法对于齿轮在啮合中的摩擦、磨损以及润滑状态,进行实时的检测。所以,对上述问题的理论研究一直是齿轮研究的热点区域。本文以人字齿轮副为研究对象,基于非牛顿流体线接触弹流润滑理论,对人字齿轮的摩擦系数以及啮合效率进行研究。1)对非牛顿流体线接触弹流润滑进行数值求解,并分析各参数对润滑状态和摩擦系数的影响,为齿轮润滑研究提供理论基础。其中,摩擦系数的影响程度,由大到小依次为单位载荷Wl、滑动速度Us、润滑油粘度η0、卷吸速度Ue。2)研究基于非牛顿流体线接触弹流润滑斜齿轮的润滑特性。结合齿轮啮合过程中的各个参数的变化规律,分析斜齿轮在不同啮合位置的润滑特性。发现,斜齿轮在齿根(啮入点)的油膜压力最大、油膜厚度最小。同时,根据弹流润滑理论分析出在相同参数下,斜齿轮比直齿轮拥有更高的承载能力。3)对人字齿轮非牛顿流体线接触弹流润滑进行数值研究。分析人字齿轮与斜齿轮啮合过程中各参数的差异,并分析工况参数对摩擦系数以及啮合效率的影响。研究认为,在相同参数下人字齿轮相比于斜齿轮,在啮合区域内有更多的时间处于低单位载荷下,有利于提高使用寿命。其次,人字齿轮的摩擦系数的分布情况为:节点位置摩擦系数最小,齿根齿顶位置摩擦系数较大。最后,啮合效率在低速区域随转速的增加而减小,在中高速区域随转速的增加而减小,随扭矩的增加而增加。4)采用人字齿轮试验台,测量人字齿轮不同功率下的啮合效率,并且经过与理论结果的对比分析,以验证关于弹流润滑理论的研究。分析指出,基于非牛顿流体线接触弹流润滑对人字齿轮副摩擦系数以及啮合效率的计算与试验数据的结果相符。该理论在人字齿轮的设计中具有一定的指导意义。