齿轮传动是应用极为广泛的一种机械传动方式。它具有大传递功率、高传递效率、定传动比等特点,在航空、舰船、机器人、医疗器械等多个领域都有着重要应用。目前,我国在齿轮加工制造等方面已取得了长足发展,但高端装备所需精密齿轮传动设备依赖进口的局面仍有待改善。齿轮传动系统的性能与精度已成为影响我国高端装备发展的重要因素,与之相关的一系列科研问题亟待解决。有限元方法具有建模方便、求解精度高等特点,是现阶段齿轮系统性能研究的主要方法。但是,其求解过程中大量的非线性运算使得计算时间较长,不足以满足设计的快速响应要求。为此,本文以平行轴齿轮传动系统为研究对象,提出了兼顾求解精度和效率的线性互补接触建模方法,并对齿轮传动系统进行了传动性能分析,分别研究了啮合刚度、齿面偏差以及轴系支承刚度等因素对齿轮传动性能的影响。具体研究内容如下:①根据渐开线展成原理以及齿轮共轭理论,建立了理想齿轮的几何模型;根据齿面偏差的定义,在理想几何模型中分别嵌入齿距偏差、齿廓偏差以及螺旋线偏差,完成了齿轮的误差建模。②利用ANSYS参数化设计语言,建立了齿轮的参数化有限元模型,采用该模型对齿轮副进行了接触分析,通过与赫兹接触理论的对比,验证了齿轮接触分析有限元模型的准确性。③完成了齿轮接触问题线性互补建模方法的研究:首先考虑模型中间隙与接触力的互补关系,推导了齿轮接触问题的线性互补方程形式,然后利用子结构法完成了潜在接触区刚度矩阵的凝聚,最后通过Lemke方法完成了线性互补方程的求解。④分别通过齿轮传动的线性互补接触建模方法以及有限元方法对两组不同参数的齿轮副算例进行了计算,结果表明,与有限元方法相比,线性互补建模方法在保证精度的条件下效率提高了 4.17倍,可以满足齿轮传动系统的快速性能设计要求。⑤采用线性互补接触建模方法对齿轮传动性能进行了准静态分析:首先分别研究了啮合刚度、齿面偏差以及支承刚度对齿轮传动性能的影响,得到了啮合刚度对齿轮副传动性能的影响规律;然后分析了齿距偏差、齿廓偏差以及螺旋线偏差对齿轮副传动性能的影响规律,最后将支承件刚度考虑在内,利用线性互补建模方法定性分析了各支承件刚度对系统传动精度的影响规律。