激光熔覆作为一种再制造技术被广泛的应用在机械零部件的表面修复。但在采用激光熔覆技术对齿轮齿面缺陷进行修复的过程中,齿轮的结构特点会对熔覆层形貌产生一定的影响。而目前对熔覆层形貌的研究是在基体水平的前提下进行的,无法直接应用在齿轮齿面缺陷的修复上。所以为了扩宽激光熔覆技术的应用范围,并提高对齿轮齿面缺陷的修复质量,本文针对利用激光熔覆技术对齿轮齿面缺陷的修复方法进行了详细的研究,具体工作如下:首先对激光头和基体的所有相对位置姿态进行了分析和建立了数学模型,并通过对正交实验结果数据的处理和分析,归纳总结出激光头和基体的相对位置姿态对熔覆层和熔池形貌的影响规律,对激光头和基体相对位置姿态的选择进行了研究,确定出一种适合于齿轮齿面缺陷的激光头和基体相对位置姿态。其次在确定出的激光头和基体相对位置姿态基础上,通过对正交实验结果数据的分析研究了倾斜角度对熔覆形貌的影响规律,确定出基体倾斜角度对熔覆层与熔池形貌影响较大的熔覆层宽度、高度、峰值偏移量、抬高侧宽度和降低侧宽度等五个几何参数。对激光能量和粉末质量的分布进行物理模型分析以及数学模型的建立,利用激光能量和粉末质量的物理模型对基体倾斜角度影响较大的五个几何参数建立了理论预测模型,基于激光熔覆实验验证了理论预测模型的准确性,同时利用熔覆层及熔池形貌的拓画结果对比分析了激光能量和粉末质量数学模型的准确性。结果表明,所建立的理论预测模型能比较准确的预测出熔覆层和熔池的几何尺寸,且倾斜角度对熔覆层以及熔池形貌的影响也和建立的数学模型基本吻合。最后基于齿廓加工原理建立了齿面缺陷激光修复几何数学模型。通过此修复几何数学模型计算得到修复齿廓不同部位时,轮齿需要偏转的角度以及偏转后齿廓待修复区域的倾斜角度,根据计算得到的倾斜角度和所建立的理论预测模型对熔覆层宽度、高度、峰值偏移量、抬高侧宽度和降低侧宽度等五个几何参数进行预测,根据激光能量和粉末质量的数学模型预测熔覆层以及熔池形貌的凹凸情况,确定出相对合适的工艺参数,利用实验结果对比验证该修复几何数学模型的可行性以及准确性。实验结果表明该齿面缺陷激光修复几何数学模型可以使轮齿齿面上熔覆层的轮廓与齿轮原始齿廓较为接近。