齿轮是重要的机械基础件,广泛用于航空、航天、风电、舰船、高铁等高端装备领域,其疲劳寿命直接决定整机的服役性能。近年来,因齿轮接触疲劳失效导致的装备事故频发,接触疲劳失效已成为制约我国高端齿轮装备性能与可靠性提升的重要瓶颈。喷丸、滚磨光整等高表面完整性加工技术可以提高齿轮的抗疲劳性能。然而表面完整性参数众多,表面完整性参数和接触疲劳性能之间关联规律复杂,取值严重依赖经验,难以准确预估齿轮的接触疲劳性能,无法有效指导齿轮的抗疲劳设计,限制了齿轮传动的疲劳性能和功率密度的进一步提升。因此,探究表面完整性参数与滚动接触疲劳寿命之间的关联规律,开展滚动接触疲劳寿命预测与表面完整性参数优化研究,对实现高性能齿轮的抗疲劳设计制造具有重要的工程价值与学术意义。本论文以9310航空渗碳齿轮钢为研究对象,采用双圆盘滚动接触疲劳试验台开展渗碳磨削、常规喷丸、二次喷丸、滚磨光整、喷丸-滚磨光整等不同表面处理工艺下的齿轮等效接触疲劳性能试验研究,基于数据驱动方法建立考虑表面完整性参数的滚动接触疲劳寿命预测模型,探究表面完整性参数与滚动接触疲劳寿命的关联规律,开展表面完整性参数优化研究,为实现高性能齿轮的抗疲劳设计制造提供理论支撑。论文主要研究内容如下:（1）开展了不同表面处理工艺下的表面完整性参数表征、滚动接触疲劳试验方法与性能评价技术研究。通过对9310航空渗碳齿轮钢进行常规喷丸、二次喷丸、滚磨光整、喷丸-滚磨光整处理,对表面形貌及粗糙度、残余应力、显微硬度、微结构等进行表征,构建表面完整性参数表征体系,制定滚动接触疲劳试验方案。（2）探究了常规喷丸、二次喷丸、滚磨光整、喷丸-滚磨光整等表面处理工艺对表面形貌及粗糙度、残余应力、显微硬度、金相组织等表面完整性参数的影响规律。结果表明,喷丸可以显著提高表层残余压应力,表面残余压应力幅值从-509MPa提高至-867～-1013 MPa;滚磨光整能够显著降低表面粗糙度,Sa达到0.2μm以下,粗糙度等级提高约2级。（3）探究了常规喷丸、二次喷丸、滚磨光整、喷丸-滚磨光整等表面处理工艺对9310渗碳齿轮钢滚动接触疲劳性能的影响。结果表明,喷丸、滚磨光整可以提高9310渗碳齿轮钢的滚动接触疲劳性能,对滚动接触疲劳寿命提升效果最好的是喷丸-滚磨光整复合工艺,相比渗碳磨削态提高216.8%（3 GPa）;相对而言,常规喷丸（0.2 mm A）对滚动接触疲劳寿命提升效果不明显,相比渗碳磨削态仅提高4.8%（2.5 GPa）。（4）基于表面完整性参数与疲劳寿命数据集,采用支持向量机和BP神经网络建立考虑表面完整性参数的滚动接触疲劳寿命预测模型,对疲劳寿命进行预测,探究表面完整性参数与滚动接触疲劳寿命之间的关联规律,并采用遗传算法对表面完整性参数进行优化。结果表明,基于机器学习的滚动接触疲劳寿命预测结果在1.5倍分散带以内,预测精度满足工程要求。