人字齿轮具有高重合度、高承载能力以及传动平稳等优点,被广泛应用于船舶、航空航天、车辆等装备的传动系统。人字齿轮的啮合传动特性和强度直接影响实际应用中人字齿轮传动系统的可靠性和平稳性。人字齿轮的强度分析主要依据ISO齿轮标准,但该标准的分析低估了人字齿轮传动的潜能。其次,对于齿轮的动力学研究离不开齿轮的刚度,目前人字齿轮的分析中,仅考虑了切向啮合刚度的影响而忽略了轴向啮合刚度的影响。而且对于齿廓修形人字齿轮刚度分析,未同时考虑齿廓修形对齿间和齿向啮合的影响。因此对于人字齿轮的啮合传动特性和强度进行进一步研究是十分有必要的。本文建立了渐开线、过渡曲线和修形曲线的参数方程,在Creo软件中完成了人字齿轮与齿廓修形人字齿轮的精确三维参数化建模。运用多点约束法建立了人字齿轮的有限元网格模型,分析了该模型的有效性和精度。研究表明,该方法建立的人字齿轮有限元模型能在保证计算精度的前提下,大幅减少网格数量和缩短计算时间和降低计算成本。然后,分别从理论计算和有限元分析的角度,研究了满足精度要求的最少网格数量确定方法。基于能量法和切片法,建立了考虑轴向刚度的人字齿轮时变啮合刚度分析计算方法。其中,针对接触刚度,对比分析了三种方法的计算精度;对于齿轮轮体刚度,通过有限元方法考虑了耦合作用的影响。通过将该方法与有限元法和ISO齿轮标准计算方法对比,说明了该方法的有效性,而且轴向刚度对综合啮合刚度结果的影响程度将随着螺旋角的增大而增大。同时,在此基础上研究了传动误差与齿向、齿间载荷分布的分析计算方法和变化规律。然后,研究了齿轮参数对于啮合刚度、传动误差和载荷分布的影响。针对齿廓修形,提出了一种同时考虑修形对齿间和齿向影响的齿廓修形人字齿轮时变啮合刚度计算方法。该方法与有限元方法的结果变化趋势相同且平均啮合刚度误差为8.04%,验证了其有效性。其次,通过对齿廓修形人字齿轮载荷的分析计算表明,修形会加重处于或部分处于修形齿廓的接触线上的载荷分布不均程度。最后,研究了修形参数对于啮合刚度、传动误差和载荷分布的影响。结合ISO齿轮标准和对载荷分布的计算分析方法,建立了人字齿轮与齿廓修形人字齿轮时变齿根弯曲应力和齿面接触应力的计算模型。通过将该方法的应力结果分别与ISO齿轮标准和有限元法对比,验证了该方法的有效性,且计算精度好于ISO齿轮标准。因此,该方法能为人字齿轮与齿廓修形人字齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力校核提供更准确的参照。