面齿轮传动是一种圆柱齿轮与圆锥齿轮相啮合的齿轮传动形式,当两轮轴线正交时,圆锥齿轮的轮齿将分布在一个圆平面上,泛称为面齿轮传动。面齿轮传动由于其在分流—汇流传动中的独特性,使其在航空领域的应用有着潜在的优势。目前国外在这方面的理论研究和应用上已经较为全面深入,但由于面齿轮传动技术应用的军事背景,形成了技术封锁与技术壁垒。所以,立足于自主创新和国产化,对面齿轮传动展开研究,提高其传动性能、啮合质量与可靠性,对公共安全和国防都有着重要的意义。本论文主要研究内容和结论如下:研究了面齿轮传动的几何原理,齿面接触区的局部化及其修形方法。建立了圆柱插齿刀具加工面齿轮的数学模型,推导了正交面齿轮的齿面方程。根据面齿轮的展成原理,建立了面齿轮不根切和齿顶不变尖的临界条件,确定面齿轮不根切的最小内半径和齿顶不变尖的最大外半径。以两套面齿轮为例,进行了几何参数计算和齿坯设计。推导了面齿轮齿面旋转投影面内网格节点的坐标计算公式;根据旋转投影关系,构建了理论齿面数据,并用数值算法进行求解;最后利用UG软件对计算得到的理论齿面进行三维仿真。三维仿真结果验证理论推导和几何设计的正确性。建立了面齿轮副啮合的TCA分析数学模型,通过对数学模型的求解,得到面齿轮副的接触路径。分析了安装偏置距、安装误差变形角和轴向位移三种安装误差对正交面齿轮副啮合传动的影响。最后根据TCA分析结果,计算了面齿轮副的重合度。根据面齿轮与圆柱齿轮的啮合原理,设计了插齿加工的工装,对现有的514型插齿机的工作台进行改造。进行了面齿轮插削加工试验,切制了若干对面齿轮,并在Y9550型锥齿轮滚检机上进行滚检和噪声试验。试验基本上达到预期的目的,验证了本文的理论研究结果。