齿轮是动力传动系统的核心基础件,其性能优劣很大程度上影响整机装备的性能与可靠性。齿轮接触疲劳是典型的齿轮失效方式之一,其失效形式与机理相比其他失效方式显著复杂,严重制约着齿轮装备的寿命与可靠性,成为限制高端重载装备技术发展的瓶颈之一。表面完整性是影响齿轮接触疲劳性能的重要参数集合,但诸如表面形貌、残余应力、硬度梯度等参数与齿轮接触疲劳性能的关联规律依旧不明,抗疲劳设计与制造严重依赖于经验,显著制约着高功率密度齿轮发展。亟需开展表面完整性及齿轮接触疲劳性能之间的关联规律研究,以指导齿轮抗疲劳精益主动设计。因此,本论文基于不同的表面完整性状态开展齿轮接触疲劳试验与理论研究,阐明表面完整性参数与齿轮接触疲劳性能之间的关联规律,为齿轮抗疲劳设计制造方法提供支撑,具有较高的科学价值和工程意义。本文面向航空、风电等高性能重载齿轮应用领域,以18Cr Ni Mo7-6渗碳齿轮为研究对象,采用不同工艺获得四种典型的齿轮表面完整性状态,开展齿轮接触疲劳寿命P-N曲线及疲劳极限测试,通过参数相关性和贡献度分析,提出考虑表面完整性的齿轮接触疲劳性能预测公式,填补齿轮抗疲劳定量设计公式的空白。论文主要研究内容如下:（1）基于不同工艺的齿轮表面完整性创成。通过渗碳磨削、喷丸强化、滚磨光整、喷丸光整实现了表面粗糙度Sa值0.2～1.6μm、残余压应力值-300～-1250 MPa、表面硬度值650～700 HV的渗碳齿轮四种典型表面完整性状态,为研究表面完整性对齿轮接触疲劳性能的影响规律提供表面完整性状态支撑。（2）齿轮接触疲劳寿命P-N曲线及疲劳极限测试。提出基于威布尔分布及快速测定法的齿轮接触疲劳寿命P-N曲线及疲劳极限测试方法,基于齿轮接触疲劳试验台,获得渗碳磨削、喷丸强化、滚磨光整、喷丸光整四种表面完整性状态的恒定重载下接触疲劳寿命及齿轮接触疲劳极限。（3）提出考虑表面完整性的齿轮接触疲劳性能预测公式。基于Pearson相关系数分析法及随机森林算法,分析表面完整性特征参数的相关性及贡献度,发现表面硬度、最大残余压应力、表面粗糙度为对齿轮接触疲劳寿命及疲劳极限的贡献度最大的三个表面完整性参数。进一步提出了考虑表面完整性参数的齿轮接触疲劳寿命及疲劳极限预测公式,试验验证表明,预测疲劳中值寿命值在1.5倍分散带内,而疲劳极限的预测误差不大于2.1%,预测精度满足工程实际要求,为齿轮抗疲劳主动设计提供了定量公式参考。