齿轮传动具有效率高、传动比准确、结构紧凑等特点,其作为机械传动中应用最广泛的传动机构之一,广泛应用于各种机械设备中。齿轮传动系统主要包括齿轮、轴、轴承及箱体,这些零件的几何量误差通过累积传递,严重影响齿轮传动系统的性能,如果不通过公差进行合理的控制将导致传动准确性不足、齿轮强度不足、轴承寿命不足、振动及异响等问题。因此,针对齿轮传动系统进行合理的公差分析是非常重要的,受到行业关注。但当前关于齿轮传动系统的公差设计主要以经验设计为主,且未全面系统的考虑新一代的GPS标准体系。针对上述问题,本文基于新一代GPS标准体系,从系统的功能出发,针对直齿圆柱齿轮传动系统进行了公差规范和公差分析,主要研究内容如下。针对直齿圆柱齿轮传动系统进行了系统的功能分析,进而确定了影响功能的几何功能需求。对于齿轮传动来说,几何功能需求包括齿轮所在的两根轴的轴线的中心距及平行度、齿轮侧隙。然后基于新一代GPS标准体系,针对齿轮、阶梯轴、箱体进行了公差规范,获得各关键零件的功能公差。针对齿轮传动系统中的复杂平行链问题,对现有的改进的雅可比旋量模型进行了进一步改进,使其适用于基于新一代GPS标准体系建立的公差规范。首先给出现有的改进的雅可比旋量模型的缺陷和不足,然后对旋量表达模型进行了优化,根据基准体系对平行尺寸链进行分类后,依次确定不同基准体系下旋量模型建立的方法;随后进行平行链中雅可比矩阵的确定,使其能够传递更加全面的偏差。基于进一步改进的雅可比旋量模型对直齿圆柱齿轮传动系统的公差规范进行了公差分析。以齿轮轴线的相互位置度为几何功能需求,沿着公差分析方向建立尺寸链,同时解决了箱体孔的复杂位置度的耦合问题,随后将公差数值代入进一步改进的雅可比旋量模型,得到关键特征的偏差与功能之间的公差分析模型,并进行了贡献度分析。在基于进一步改进的雅可比旋量模型对齿轮轴线间的位置度进行的公差分析结果的基础上,建立了以侧隙为几何功能需求的公差分析模型。分析了传统方法中侧隙计算的缺陷,将齿厚偏差模型与指向齿轮轴线的相互位置度的公差分析结果引入模型,最终得到法向侧隙的范围及各公差贡献度。