齿轮传动广泛应用于各类机械装备中,是主要的机械传动形式。齿轮传动系统在高速、重载等恶劣的工况下,容易发生静强度失效和疲劳失效等多种失效形式,其工作性能直接影响机械装备的工作可靠性和使用寿命。因此,对齿轮传动系统进行可靠性分析与评估是确保机械装备稳定可靠运行的关键。传统的齿轮系统可靠性模型多是建立在各零部件独立失效的假设条件下的静强度可靠性模型,并且获取零部件初始强度信息难,多数模型并不便于工程上的实际应用。因此,本文以汽车变速器和风力发电机齿轮传动系统为对象,分析了齿轮系统的传动特点,综合运用应力-强度干涉理论、统计加权平均算法、次序统计量理论和蒙特卡罗仿真法建立了齿轮传动系统的动态可靠性模型,并评估了齿轮系统的可靠度,以及提出基于疲劳寿命概率分位点一致性原理的疲劳寿命服从威布尔分布的超小样本P-S-N曲线拟合方法,主要内容如下。（1）建立了汽车变速器齿轮系统有限元模型,并通过传统方法验证了有限元方法计算的齿轮轴受载的变形量。在此基础上,分析了由于齿轮轴受载变形引起的齿轮载荷分布、齿轮重合度和齿轮啮合刚度的变化,并获得了齿根弯曲应力,通过齿轮弯曲疲劳寿命的P-S-N曲线即可计算齿轮的可靠度。（2）通过分析齿轮的啮合特性,给出齿轮时变啮合关系式,并阐述了啮合齿对的失效相关性。在不做各轮齿独立失效假设的前提下,应用蒙特卡罗方法和应力-强度干涉理论建立了考虑啮合齿对失效相关性的齿轮系统可靠性模型,并与传统上各零部件独立失效的可靠性模型对比,证明了本文方法的合理性。（3）基于Miner法则和齿轮弯曲P-S-N曲线,应用应力-强度干涉理论和次序统计量理论,建立了考虑强度退化不确定性的齿轮系统可靠性模型。并应用此模型分析了考虑强度退化与否的齿轮系统可靠度和材料参数不确定性对系统可靠度的影响。在未知强度退化规律时,应用此方法能够更合理的估算系统的可靠度。（4）基于齿轮弯曲疲劳寿命的P-S-N曲线,通过蒙特卡罗仿真获得了四级横幅载荷下齿轮系统的寿命分布,拟合了各级载荷与疲劳寿命统计参数的线性关系,并应用统计加权平均算法建立了齿轮系统可靠性模型。同时,由于上述方法需要使用蒙特卡罗方法的不足,通过齿轮弯曲疲劳寿命P-S-N和疲劳寿命均值和标准差与载荷的线性关系,提出应用统计加权平均算法和次序统计量理论建立了考虑齿轮失效相关性的齿轮系统可靠性模型,并分析了载荷对齿轮系统可靠度的影响。（5）通过利用疲劳寿命服从威布尔分布的超小样本下各应力水平疲劳寿命的算术平均值替代均值（期望）,假设最高应力水平标准差和疲劳寿命标准差与应力水平的线性关系系数,拟合疲劳寿命统计参数与应力水平的线性关系函数,利用寿命概率分位点一致性原理等效各应力水平疲劳寿命到最高应力水平,通过计算等效后的最高应力水平的疲劳寿命均值和标准差与原始均值及假设的标准差的相对误差,确定各应力水平的统计参数,拟合威布尔分布下超小样本的P-S-N曲线。