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本文课题来源于教育部重点项目和甘肃省自然科学基金项目及兰州理工大学梯队特色项目。基于断裂力学理论研究了渐开线齿轮齿根裂纹的断裂力学特性,研究了裂纹尖端应力强度因子的计算方法,分析齿轮结构参数及摩擦对齿轮裂纹特性影响,为齿轮结构优化设计、抗断裂设计、确定其残余寿命和安全设计打下基础。本文将从断裂力学角度出发,采用有限元的计算方法,研究齿根的断裂。在渐开线齿轮齿根裂纹建模过程中,主要采用ANSYS软件自下而上的建模方式建立齿轮啮合模型及齿轮根部裂纹模型。前人经过大量对钢齿轮的实验,得到:f=0.03-0.04。本文取f=0.03,0.032,0.034,0.036,0.038,0.04。在应力强度因子的计算过程中,从线弹性断裂力学角度出发,应用ANSYS软件对裂尖进行奇异化处理,并计算其应力强度因子。研究了不同摩擦系数f及不同裂纹结构参数下(0<a/c≤1),裂尖等效应力、位移及应力强度因子的变化趋势,还研究了不同角度β对齿根裂尖等效应力、位移及应力强度因子的影响。并计算了f=0时裂尖等效应力、位移及应力强度因子。而当a/c=0时,齿轮裂纹等效为切口形式,用ALGOR软件计算出a/c=0裂尖的等效应力,位移及应力强度因子数值。得到齿轮根部危险断面的简化公式。修正齿轮应力强度因子公式。本文得到的主要结论有:(1)对于同一裂纹结构,随着摩擦系数的增加,裂纹尖端等效应力、裂纹尖端应力强度因子、裂纹尖端位移也相应增加。(2)裂纹尖端等效应力在同一摩擦系数不同裂纹结构参数下存在一种波动变化,当a=0.067B(B为齿轮危险截面的厚度)剪切力作用达到最大值。(3)同一摩擦系数下,随a/c变化存在一个a/B=Ψ,当Ψ<0.05时前自由面影响起主要作用,当Ψ>0.05时后自由面影响起主要作用。均随着比值的增大应力强度因子先增大后减小。(4)当f=0时裂纹尖端的应力、位移及应力强度因子相对存在摩擦而言很小,说明在计算裂纹尖端应力场强时摩擦是不可忽略的,从而说明了本文的研究具有重要意义。(5)齿轮危险断面厚度W可简单求解为W=(?)S。