与传统钢制小模数齿轮相比,粉末冶金小模数齿轮具有加工效率高、成本低、成型质量稳定及性能可控等优点,广泛应用于武器装备、汽车、医疗器械、机器人等领域运动与动力传递场合。近年来,随着粉末冶金技术的快速发展,粉末冶金小模数齿轮逐渐具备替代传统钢制小模数齿轮的潜力。在现代装备高承载、长寿命、高可靠的严苛需求下,接触疲劳性能成为小模数齿轮“粉末替钢”面临的主要问题。然而目前国内粉末冶金小模数齿轮接触疲劳基础数据严重缺失,同时其接触疲劳失效机制尚不明确,导致粉末冶金小模数齿轮接触疲劳性能评价困难,无法有效指导粉末冶金小模数齿轮接触疲劳强度的主动设计,进而制约了其在更高承载、更大功率场合的应用。因此,本文以典型Fe基粉末冶金小模数齿轮为研究对象,开展其接触疲劳试验及内在失效机理研究,建设粉末冶金小模数齿轮接触疲劳基础数据,阐明粉末冶金小模数齿轮接触疲劳失效机制,具有重要的理论价值和实践意义。本文针对粉末冶金小模数齿轮接触疲劳基础数据缺失及失效机理不明的问题,基于自主设计开发的小模数齿轮接触疲劳试验台架,开展了Fe基粉末冶金小模数齿轮接触疲劳试验,获取其接触疲劳R-S-N曲线及接触疲劳极限,建设了粉末冶金小模数齿轮接触疲劳基础数据,从宏、微观角度研究了Fe基粉末冶金小模数齿轮接触疲劳失效演化历程,揭示了粉末冶金小模数齿轮接触疲劳失效机制,为高性能小模数齿轮主动设计及应用提供支撑。主要研究内容如下:（1）设计开发小模数齿轮接触疲劳试验台架。依据试验台架总体设计要求,明确小模数齿轮接触疲劳试验台架性能指标;综合对比分析不同类型的齿轮试验台架特点,确定小模数齿轮接触疲劳试验台的结构类型及布局形式;进行包括电机、编码器、测试齿轮箱等关键零部件在内的试验台机械结构设计与选型,以及集成台架控制及数据采集功能的试验台测控系统设计与选型,并完成试验台架的整机搭建。（2）开展粉末冶金小模数齿轮接触疲劳试验。基于自主设计开发的小模数齿轮接触疲劳试验台架,采用成组法及Locati快速测定法开展脂润滑下1 mm模数Fe基粉末冶金齿轮接触疲劳试验,测定其接触疲劳R-S-N曲线及接触疲劳极限,并与传统钢制齿轮接触疲劳性能进行对比。结果表明,Fe基粉末冶金小模数齿轮接触疲劳失效形式为剥落,50%可靠度下的接触疲劳极限为1007 MPa,接触疲劳性能与传统调质钢齿轮相当。（3）开展粉末冶金小模数齿轮接触疲劳失效机理研究。基于三维超景深系统、白光干涉仪表征Fe基粉末冶金小模数齿轮接触疲劳失效过程中的齿面形貌及粗糙度演化规律,结合SEM扫描电镜及EBSD背散射测试表征疲劳裂纹的形核机制及扩展规律。结果表明,孔隙尖端诱发的次表层裂纹是导致Fe粉末冶金小模数齿轮接触疲劳失效的主要原因,同时裂纹倾向于孔隙间扩展,且扩展寿命在齿轮疲劳寿命中占据重要地位。