齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、可靠、寿命长等优点,是工程领域中应用最广泛的机械传动形式。圆柱螺旋齿轮(文中统称:斜齿轮)是应用最为普遍的圆柱齿轮,在传动平稳性、承载能力等方面都优于相同模数下的直齿轮。研究斜齿轮的弯曲疲劳强度,准确预估其疲劳寿命,可降低和预防斜齿轮弯曲疲劳失效的发生,提高齿轮传动系统的可靠性和功率密度。对于斜齿轮强度及寿命的计算校核,目前普遍采用的方法是根据GB/T 3480,以直齿轮通过弯曲疲劳强度试验结果得到的S-N曲线为基础间接计算。然而,国家标准中计算斜齿轮齿根应力采用经验公式,存在一定的局限性,对于大螺旋角斜齿轮的应力计算与有限元模拟分析结果存在较大偏差,因此据此进行寿命计算不可靠。本文首先对国家标准GB/T 3480中的渐开线圆柱斜齿轮齿根应力的计算方法进行了研究,分别计算了两组不同螺旋角的渐开线外啮合斜齿轮在传递相同扭矩时的齿根最大应力值。同时,采用Romax Designer软件建立这两组不同螺旋角的斜齿轮啮合三维模型,基于有限元分析方法,对啮合齿轮进行齿根应力分析,得到相同扭矩下、不同螺旋角的啮合齿轮在啮合过程中齿根应力变化过程,并提取齿根最大应力。然后,将按国标方法计算得到的齿根应力结果与基于有限元模拟分析提取出的齿根最大应力结果对比分析。结果发现,对于大螺旋角斜齿轮国标方法计算结果与有限元分析提取结果之间存在明显差异,最大达到20%以上。这表明,采用国家标准给出的计算方法来间接计算评估斜齿轮弯曲疲劳寿命存在不可靠风险,因此有必要针对斜齿轮开展弯曲疲劳强度试验。为完成斜齿轮弯曲疲劳试验,本文参照GB/T 14230中的规定的直齿轮单齿弯曲疲劳试验要求,提出了通过有限元模拟齿轮啮合过程,确定斜齿轮单齿弯曲疲劳试验所需的加载线位置与加载载荷的分析计算方法。该方法可有效确定进行斜齿轮单齿弯曲疲劳所需要的试验参数,为斜齿轮单齿加载弯曲疲劳试验提供了理论和方法基础。本文还设计了一套能够保证加载均匀的弯曲疲劳试验夹具,并通过有限元方法,模拟偏载工况进行了分析,采用所设计夹具进行试验,齿轮断口均匀整齐,验证了夹具设计的合理性。为今后进行斜齿轮单齿加载弯曲疲劳试验提供了设备基础。