齿轮传动具有效率高、结构紧凑、工作可靠等优点，在工程机械传动中得到了广泛的应用。齿轮的使用寿命在齿轮传动中起着重要的作用。而轮齿失效的形式，如轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和塑性变形等直接影响着齿轮的寿命，从而影响了整个生产过程。本文以国内外齿轮材料的研究趋势为背景，结合平地机齿圈的结构，针对某机械厂生产的平地机齿圈在投入使用过程中出现磨损严重、齿面胶合等问题以及机械性能要求，本文从齿圈啮合应力分析、齿圈材料选择及热处理工艺三方面着手，选择出能够满足使用条件的最佳齿圈材料。对原用的齿圈齿形和设计的另一种齿圈齿形，通过计算机软件模拟齿圈啮合过程，ANSYS有限元软件分析应力分布，得到啮合性和接触应力，经分析与对比，得出后者较好，并对其齿形进一步优化。由于齿圈材料的选择直接影响到齿圈的加工性能和使用寿命，对比18MnMoNb钢、Q345钢、Q550钢在工艺性能、力学性能等方面的差异，按照使用时的工作条件选用合适的齿圈材料。通过工艺性能分析，得出Q345钢的工艺性能较好。对试样进行拉伸试验，得出Q345钢强度极限为550MPa、延伸率为34.2%最高。磨损试验结果表明Q345钢的耐磨性最好，Q550钢的耐磨性最差。通过对齿根弯曲疲劳寿命、齿面接触疲劳寿命分析，得出18MnMoNb钢、Q345钢的抗疲劳性能远优于Q550钢。为了进一步提高齿面硬度和耐磨性，制定合理的表面感应淬火工艺，对Q345钢与18MnMoNb钢进行表面感应淬火，测定出Q345钢淬硬层和硬度值分布的更稳定、均匀。本文基于大型通用有限元软件ANSYS对平地机的齿圈齿形进行优化设计，得出合适的齿圈齿形；综合三种材料的工艺性能、力学性能、经济性等方面进行对比，最终确定Q345钢为最终合适的齿圈用钢，并制定出表面淬火工艺参数，为平地机齿圈的制造提供理论和试验的依据。