齿轮系统是机械传动系统的重要组成部分，在风电、航天、轮船、机器人等领域都有广泛应用。由于齿轮在工作中往往承受较大载荷，其承载性能优劣严重影响整个传动系统的正常运作，齿轮疲劳失效问题逐渐引起人们的关注。齿轮疲劳性试验是了解齿轮承载能力的重要手段，也是齿轮产品设计的数据基础。本文针对20MnCr5渗碳齿轮开展接触疲劳试验研究，主要研究内容包括以下几个方面：　　①基于赫兹理论，先采用传统解析公式对试验齿轮的齿面接触应力进行了计算；在有限元软件中建立模型，实现了齿轮的接触静态分析，得到了齿轮在驱动载荷下的接触应力分布云图，分析结果表明大、小齿轮接触应力值较大区域在齿轮节线附近，小齿轮最大等效应力略大于大齿轮最大等效应力。　　②随机抽选20MnCr5齿轮试样，在FZG功率流封闭试验台上，采用成组法对其进行了4个载荷等级下的疲劳试验，试验结果表明疲劳损伤出现在小齿轮单一轮齿或者少数轮齿的齿面节线附近、靠近齿根部位，大齿轮齿面无疲劳损伤，验证了有限元分析结果的正确性。　　③运用概率与数理统计学原理对试验所得疲劳寿命数据进行处理，按照对数正态分布、威布尔分布函数对定应力水平下齿轮的接触疲劳寿命的概率分布进行拟合，并对拟合度进行检验，结果表明三参数威布尔分布具有较高的拟合精度。　　④对20MnCr5材料齿轮的疲劳性能曲线进行了拟合，从P-S-N曲线得99％可靠度时该齿轮的接触疲劳极限为1512.7MPa，由 P-N曲线得到不同失效率下该齿轮的接触疲劳寿命。　　⑤在电子扫描镜中拍摄不同放大倍数时试验齿轮的齿面损伤形貌，分析发现20MnCr5接触疲劳破坏根据裂纹位置可分为次表层疲劳破坏和表面疲劳破坏；氧化物、碳化物和其他夹杂物聚集区或附近区域由于应力集中，都可成为疲劳源，萌生裂纹，进而扩展、剥落。