由渐开线圆柱齿轮与渐开线变厚齿轮组成的相交轴齿轮副能有效避免因轴向窜动量过大引起的齿侧间隙干涉、卡死等现象。但在实际应用中,齿面接触方式理论上为点接触形式,极大地限制了其承载能力,导致齿面频繁磨损,使用寿命较低,振动大、噪声高等一系列问题。针对上述问题,论文将空间啮合原理、齿轮接触分析方法与轮齿修形结合起来,对相交轴渐开线圆柱与变厚齿轮传动节圆锥啮合理论,几何设计方法,啮合特性优化等方面展开研究,对提高该型传动承载能力、减小振动噪声、提高使用寿命具有重要的意义。论文主要内容如下:(1)研究相交轴渐开线圆柱与变厚齿轮传动共轭啮合理论,建立了工作节圆锥模型并推导了安装距计算公式;根据公共齿条啮合条件,推导了啮合齿面主方向角计算公式;考虑该型齿轮副加工与啮合过程中的根切、齿顶变尖、干涉等现象,研究了变位系数限制条件;从啮合线角度出发,推导了相交轴圆柱与变厚齿轮副重合度计算公式,研究了齿数、螺旋角、节锥角、法向压力角等几何参数对重合度的影响。结果表明:螺旋角和齿数的增加均会使重合度增大;法向压力角和节锥角的增加会使重合度减小。(2)基于渐开线变厚齿轮齿面三维精确建模,建立了相交轴渐开线圆柱与变厚齿轮副有限元接触分析模型,对不同载荷下的齿面啮合印痕、齿根弯曲应力、传动误差以及啮合刚度进行了计算分析,研究了几何设计参数以及安装误差对啮合特性的影响规律。结果表明:螺旋角、节锥角、外载荷、轴交角误差对啮合特性有较大影响;变厚齿轮轴向位置误差较小时对啮合特性影响不大;圆柱齿轮轴向位置误差对啮合特性影响基本无影响。(3)考虑齿向和齿廓方向两种修形方式,建立了考虑修形的齿面数学方程;针对改型传动提出了四种修形方案,研究了不同修形方案和修形量对啮合特性的影响规律。结果表明:圆柱齿轮齿向边坡修形使得啮合印痕由小端逐渐向大端偏移,较好地改善了偏载现象;变厚齿轮与圆柱齿轮齿廓鼓形修形均使得啮合印痕呈现增大趋势;变厚齿轮齿廓鼓形修形和圆柱齿轮齿向边坡修形的组合修形方案使得啮合印痕面积明显增加,同时啮合过程中的齿根弯曲应力和传动误差减小,提高了齿轮副承载能力。