端曲面齿轮副是在面齿轮和非圆齿轮的基础上提出的一种新型齿轮传动形式,由一个非圆柱齿轮和与其共轭的端曲面齿轮组成。端曲面齿轮副在运动学上,结合了非圆齿轮变传动比、面齿轮传递相交轴运动的特点,能够在两相交轴线之间传递变传动比运动。在实现相同的目的时,端曲面齿轮副具有重量轻、体积小、加工制造简单等优点,在工程机械、汽车等场合具有潜在的应用前景。本课题来源于国家自然科学基金项目《变传动比面齿轮啮合传动的设计理论与制造技术研究》(编号:51275537),目的是提出一种适合端曲面齿轮齿根弯曲应力的计算方法,设计适合端曲面齿轮副弯曲应力测量的实验台并对端曲面齿轮弯曲应力进行实验研究。本文针对端曲面齿轮副,主要进行以下内容的研究:根据空间几何学及齿轮啮合理论,建立了端曲面齿轮副的啮合传动模型,推导了端曲面齿轮的节曲线方程,分析了主要参数对端曲面齿轮传动比的影响,推导了端曲面齿轮啮合点的位置;针对端曲面齿轮啮合过程中的受力情况,啮合过程中的接触情况以及端曲面齿轮轮齿齿形,对端曲面齿轮可能的失效位置进行了预估。根据端曲面齿轮副的传动模型及啮合理论,对端曲面齿轮在恒定负载状态下的受力情况进行分析。探讨了模数、偏心率、阶数等基本参数对压力角、法向力等的影响;根据材料力学及微积分学,建立了用悬臂板法求解端曲面齿轮副齿根弯曲应力大小及沿齿宽分布规律的方法,推导了轮齿在承受载荷时沿着齿宽方向应力分布规律以及应力大小的公式,得到了正常啮合时沿着齿宽方向齿根的分布规律以及端曲面齿轮一个周期各个轮齿的齿根应力变化规律。根据现代测试技术和方法,设计了三种能够满足齿根弯曲应力动态测量实验以及滚动检查需要的实验台方案,即集流环内置式、集流环外置式和功率循环式方案;分析了三种方案的特点,确定了采用端曲面内置式结构方案并对实验台各部分进行选型或设计制造;搭建了实验台并完成了端曲面齿轮的滚动检查实验,得到了端曲面齿轮啮合时的接触痕迹;完成了端曲面齿轮副齿根弯曲应力的动态测量,获得了端曲面齿轮一个周期齿根应力的动态数据,以及沿着齿宽不同位置应力的数据;分析了一个周期齿根弯曲应力的变化规律;综合理论计算结果和实验测量结果,得到了端曲面齿轮一个周期中齿根最大应力的位置。分析偏心率,阶数,模数等参数对齿根最大应力的影响。通过实验测量结果和理论计算结果的对比验证了所建立的齿根弯曲应力计算方法的可行性。