低速重载齿轮被广泛应用于机械、冶金、采矿等重大装备中。由于在使用过程中会经常出现负荷过大、偏载以及轮齿表层下的缺陷引起应力集中等情况,使得其根部受到脉冲循环的弯曲应力达到最大,当超过材料的疲劳极限时会在轮齿根部产生疲劳裂纹,并逐渐扩展,当剩余部分无法承受传动载荷时就会导致断齿,进而造成人员伤亡和经济损失。为了避免这一现象的发生,有必要对低速重载齿轮疲劳裂纹扩展进行测试与分析。为了研究低速重载齿轮疲劳裂纹,首先用和齿轮相同的材料42Cr Mo钢制成紧凑拉伸试样。进行热处理后,在疲劳试验机上采用应力比0.1和0.6进行I型裂纹扩展试验。然后,利用ABAQUS软件对紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展进行数值模拟。将实验与仿真结果对比,证明实验与仿真具有一致性。接下来对设计加工好的低速重载齿轮在弯曲疲劳试验机上采用不同应力水平进行弯曲疲劳试验,得出不同可靠度估计值下疲劳寿命随应力水平变化的关系图像以及齿轮的疲劳极限。最后,在扫描电子显微镜下对齿轮疲劳断口进行微观形貌观察。结果表明:小应力比更容易引起疲劳裂纹的萌生和扩展,裂纹尖端的等效应力极值更大,塑性区面积更大;相同应力比下,较大应力范围更容易造成疲劳破坏,齿轮的疲劳寿命更短。微观条件下,裂纹萌生阶段所占疲劳寿命比例较小,稳定扩展阶段是疲劳裂纹扩展的重要阶段,断裂形式为解理断裂;快速扩展阶段轮齿瞬间断裂,疲劳断口为撕裂韧窝形貌。材料中的颗粒状夹杂缺陷位置更容易萌生裂纹影响疲劳寿命。图31幅;表8个;参78篇。