变速箱质量的优劣直接关系到整车功能的实现与性能的发挥，其中输出轴是变速箱主要的受力单元。相关资料表明，变速箱输出轴的失效在变速箱故障中占有极高的比例，同时影响变速箱输出轴性能尤其是其力学性能的因素又十分复杂。本文以HW变速箱输出轴为对象，开展了输出轴断裂的工艺试验，并基于NASTRAN和JMatPro对输出轴的应力和热处理过程进行了数值仿真。　　所开展的工作和取得的主要结果如下：　　（1）综述了目前主流的变速箱和变速箱输出轴的研究现状及发展趋势，尤其是变速箱输出轴的热处理工艺及其数值仿真的研究现状和发展趋势；在此基础上，提出了本文对变速箱输出轴断口分析、应力场和热处理过程的数值模拟的研究内容以及优化思路。　　（2）开展了变速箱输出轴拉伸、冲击、疲劳等断口工艺试验研究，分析了其断口的宏观形貌和微观裂纹特征等。结果表明：输出轴应力集中部位在交变应力的作用下易形成疲劳源，在长时间的工作过程中产生微裂纹，微裂纹不断扩展最终引起断裂失效。　　（3）开展了变速箱输出轴应力场数值仿真和局部结构优化研究。结果表明：输出轴大小轴颈过渡圆角位置是应力较集中的位置，当满载输出时该处最先到达应力峰值且其大于材料许用屈服强度；当将此处原来的过渡圆角改为过渡斜面后，应力集中现象得到较为显著改善。　　（4）开展了变速箱输出轴热处理过程数值仿真和工艺优化研究。结果表明：调质热处理的输出轴在接近最大输出扭矩条件下工作，输出轴小轴颈附近表面材料所受应力接近材料屈服极限，极容易产生疲劳裂纹；当将输出轴热处理工艺改为调质+表面感应淬火后，输出轴的整体强度提高，降低输出轴疲劳断裂的概率。