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机械传动

机械传动

2026年06期

《机械传动》杂志，于1977年经国家新闻出版总署批准正式创刊，是中国机械工程学会机械传动分会和中国机械通用零部件工业协会齿轮分会两组织的会刊，在国内享有较高的声誉，在机械行业内具有重要的影响力。

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精密减速器 | 双分支环面蜗杆斜齿轮减速器动态性能仿真与试验研究

精密减速器 | 双分支环面蜗杆斜齿轮减速器动态性能仿真与试验研究

摘要：【目的】针对高减速比、高刚性及高功率密度的精密传动需求，提出一种双分支零背隙环面蜗杆斜齿轮机构，通过齿面拓扑修形提升传动副综合曲率与承载能力，解决传统蜗杆斜齿轮传动回差大、动态稳定性不足的问题。【方法】首先，建立减速器三维精密模型，采用有限元法对比修形前后齿面等效应力与位移分布，确定最优拓扑修形参数；其次，运用Adams软件开展多体动力学仿真，分析不同转速与负载工况下系统的动态响应特性；最后，搭建闭式功率流减速器试验台，通过加速度传感器采集振动信号，验证双分支机构的动态性能。【结果】结果表明，齿廓与螺旋线双向拓扑修形可使齿面等效接触应力减小18.2%、应变量减小24.5%、齿根弯曲应力减小26.2%；双分支机构能显著抑制系统振动响应，总体振动加速度幅值较单分支机构下降25.09%；试验数据与仿真结果吻合度较高，可为高性能精密传动装置的设计提供参考。
精密减速器 | 基于跨棒距选配的谐波减速器传动误差补偿方法研究

精密减速器 | 基于跨棒距选配的谐波减速器传动误差补偿方法研究

摘要：【目的】针对谐波减速器制造过程中柔轮、刚轮齿厚偏差及波发生器廓形尺寸偏差导致的传动精度下降问题，探究跨棒距(M值)对传动误差的影响机制，提出有效的零件选配补偿方法。【方法】首先，采用SolidWorks软件与HyperMesh软件建立谐波减速器二维有限元模型，为多因素误差影响分析提供仿真基础；其次，运用Design Expert软件开展博克斯-本肯设计(Box-Behnken Design, BBD)试验，定量分析柔轮M值偏差、刚轮M值偏差、波发生器廓形尺寸偏差对传动误差峰峰值的敏感度；然后，结合零件加工精度与敏感度分析结果，制定基于跨棒距的误差补偿方案；最后，通过谐波减速器综合性能试验台开展实测验证与频谱分析，检验补偿方案的有效性。【结果】结果表明，波发生器廓形尺寸偏差对传动误差峰峰值的敏感度最高；传动误差随3项偏差增大均呈先减小后增大趋势，各因素间存在显著补偿关系；根据刚轮M值正、负偏差合理选配柔轮，可使传动误差峰峰值最低降至24″，实测值与理论值偏差不超过10%；跨棒距选配对传动误差2倍频分量的抑制作用最为突出。所提方法可为谐波减速器的高性能选配与精度控制提供参考。
精密减速器 | 基于误差机理与试验数据现象学的谐波减速器静态传动误差分析

精密减速器 | 基于误差机理与试验数据现象学的谐波减速器静态传动误差分析

摘要：【目的】静态传动误差是评价谐波减速器性能的主要指标之一，其特征可反映减速器内部加工装配缺陷并直接影响使用寿命，揭示其形成机制具有重要意义。【方法】首先，考虑柔轮杯体的柔性传动效应，构建空间运动学模型，分析柔轮工作形变对传动误差的影响；其次，将误差源分为径向不对中误差与切向轮齿误差两类，结合减速器结构特征，分析误差源独立和综合作用下的频率特性，提出谐波减速器静态传动误差简化数学模型；然后，采用重采样阶比分析方法处理试验数据，辨识模型参数；最后，通过试验数据验证简化模型的合理性，并分析两类典型加工装配质量缺陷。【结果】结果表明，传动误差包含4个频率的周期性波动分量和1个偏移常量；典型传动误差曲线主要频率分量为 2ω_b ( ω_b 为波发生器的转动频率)；加工或装配存在异常缺陷时，频率为 ω_b 或 ω_b/N (N为减速器的传动比)的误差分量幅值增大；因存在频率接近的两个误差分量，传动误差曲线具有拍频特征；模型计算与试验结果相对误差为8%。
精密减速器 | RV减速器针齿表面织构化设计及其减摩特性研究

精密减速器 | RV减速器针齿表面织构化设计及其减摩特性研究

摘要：【目的】针对机器人用RV减速器针摆副高负载下磨损严重、精度寿命低的问题，提出针齿表面微织构化设计方案，以提升其减摩耐磨性能。【方法】首先，基于纳维-斯托克斯方程建立针齿表面织构三维润滑计算模型，为流体仿真分析提供支撑；其次，利用Fluent软件对比浸油润滑工况下圆形、五边形、方形织构的油膜压力分布，确定最优织构形貌；然后，通过 L₉(3³) 正交试验分析深宽比、面密度及倾斜角度对减摩特性的影响规律，优化织构几何参数；最后，利用自制摩擦磨损试验机进行了实测验证。【结果】结果表明，方形织构产生的油膜正压最大，减摩效果最优。确定的最佳参数组合：深宽比为0.2、面密度为10%、倾斜角度为0°。该配置下针齿表面油膜承载力显著提高，磨损量较无织构表面最大降低69.23%。研究验证了表面织构化在RV减速器针齿减摩中的有效性。
精密减速器 | 裂纹劣化诱导多非线性耦合行星齿轮动力学分析

精密减速器 | 裂纹劣化诱导多非线性耦合行星齿轮动力学分析

摘要：【目的】针对势能法偏重提高齿轮啮合刚度计算准确性，忽视齿间耦合、齿轮动态挠度及载荷对啮合刚度影响的问题，开展裂纹劣化诱导多非线性耦合行星齿轮动力学分析。【方法】首先，采用有限元方法将正常齿啮合划分为4个阶段、裂纹齿啮合划分为7个阶段，明确载荷与裂纹故障对齿轮箱刚度的激励作用；其次，采用分段函数对受载荷影响的正常齿啮合刚度进行参数化表达，量化载荷对单双齿啮合区间的影响规律；然后，综合考虑裂纹故障诱导的时变啮合刚度、变齿侧间隙、支撑轴承刚度与阻尼等非线性因素，建立行星齿轮系统集中质量动力学模型；最后，搭建风力发电行星齿轮箱试验台，验证了所建模型的有效性。【结果】结果表明，基于收敛载荷，随载荷增大，齿轮重合度增加8.47%，单齿啮合区减少42.09%；裂纹故障在10~50 N·m小载荷区间对啮合刚度影响显著，最大平均误差达3.85%，载荷超过100 N·m时误差收敛于0.68%；太阳轮裂纹故障会在啮合频率及其倍频两侧产生以太阳轮转频为间隔的边频带。仿真与试验结果一致性良好，可为行星齿轮箱故障诊断时频域分析提供参考。
精密减速器 | 基于线面共轭的谐波齿轮空间齿廓设计方法研究

精密减速器 | 基于线面共轭的谐波齿轮空间齿廓设计方法研究

摘要：【目的】针对谐波减速器中柔轮杯体空间不规则变形产生的空间转角，导致传统平面共轭齿廓设计方法难以准确描述刚柔轮真实接触规律的问题，提出一种基于线面共轭机制的谐波齿轮空间齿廓设计方法。【方法】首先，考虑柔轮杯体径向、切向位移及法向转角等空间变形因素，建立谐波传动空间运动学坐标系及运动模型，为齿廓设计提供准确运动学基础；其次，引入线面共轭机制，在给定渐开线柔轮齿面上预选接触迹线，建立啮合方程并迭代求解对应的刚轮共轭接触曲线，进而依据曲面构建机制生成刚轮三维空间齿面；最后，通过数值实例与有限元模型，对比分析空间齿廓与传统平面齿廓的接触应力及啮合齿数，验证了所提方法的有效性。【结果】结果表明，采用线面共轭设计方法构建的谐波齿轮参与啮合的齿对数较传统方法增加了5.9%，齿面最大接触应力降低了7%。所提方法有效增大了轮齿共轭接触区域，改善了齿面应力分布状态，可为高精度谐波齿轮的空间齿廓优化设计提供参考。
精密减速器 | 基于试验设计的电动汽车减速器多工况传动误差优化

精密减速器 | 基于试验设计的电动汽车减速器多工况传动误差优化

摘要：【目的】针对传统齿轮修形策略仅优化单一工况，导致其他工况下传动误差优化效果不佳甚至性能恶化的问题，提出一种面向电动汽车减速器多工况传动误差的复合修形优化策略，以提升减速器在全工况下的整体噪声、振动、声振粗糙度(Noise, Vibration and Harshness, NVH)性能。【方法】首先，以某型号电动汽车减速器二级斜齿轮传动系统为研究对象，基于承载接触分析(Loaded Tooth Contact Analysis, LTCA)获得5种典型工况下的传动误差，并确定高速级齿轮为主要噪声源；其次，采用试验设计(Design Of Experiment, DOE)方法，将螺旋线斜度、螺旋线鼓形、齿廓线性及齿廓鼓形4种修形量作为设计变量，构建修形参数与多工况传动误差峰峰值的响应面近似模型；然后，通过Pareto图与主效应图分析各修形参数对不同工况传动误差的贡献度与效应关系；最后，引入工况权重系数，以加权传动误差最小为目标，采用非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ)求解最优复合修形方案。【结果】结果表明，采用获得的最优修形方案后，减速器在各工况下的传动误差峰峰值较原齿面至少下降15.31%；各工况齿面载荷峰值至少降低8.39%；在峰值功率高速工况下，噪声降低7.78 dB(A)。与等权重修形相比，所提出的不等权重修形方案能进一步降低齿面载荷峰值，并改善齿面偏载现象。
精密减速器 | 考虑分形粗糙度的滚柱包络端面蜗杆传动热弹流润滑分析

精密减速器 | 考虑分形粗糙度的滚柱包络端面蜗杆传动热弹流润滑分析

摘要：【目的】滚柱包络端面蜗杆传动热弹流润滑性能与表面微观形貌关联密切。然而，现有研究未涉及分形微观形貌对该传动热弹流润滑特性的影响分析。因此，提出一种考虑分形粗糙度的滚柱包络端面蜗杆传动热弹流润滑分析方法，旨在揭示其影响机制，为该新型传动的润滑性能优化提供参考。【方法】首先，基于表面微观形貌分形机制，结合热弹流润滑机制，建立滚柱包络端面蜗杆传动副热弹流润滑分析模型，为数值计算提供支撑；其次，采用两向异性Weierstrass-Mandelbrot分形函数构建齿面微观形貌模型，表征磨削加工齿面的各向异性特征；然后，推导啮合点卷吸速度与诱导法曲率计算式，完成热弹流润滑基本方程的无量纲化处理；最后，采用多重网格法求解，对比光滑与粗糙条件下的润滑性能，探究分形参数的影响规律。【结果】结果表明，表面微观形貌对该传动副热弹流润滑性能影响显著；分形维数 D 与油膜压力最大值、油膜厚度最小值、油膜层间温升成负相关，当 D 由1.3增至1.7时，油膜压力最大值由1.56GPa降至0.73GPa，中间层油膜温升最大值下降 76.9% ；特征尺度系数 G 与上述指标成正相关，当 G 由0.0001增至0.001时，油膜压力最大值由0.689GPa升至0.986GPa，中间层油膜温升最大值增大 116.6% ；为获得更优润滑性能，分形维数 D 不宜过小，特征尺度系数 G 不宜过大。
精密减速器 | 谐波齿轮柔轮装配变形及柔性轴承受力特性研究

精密减速器 | 谐波齿轮柔轮装配变形及柔性轴承受力特性研究

摘要：【目的】针对谐波减速器中基于凸轮等距线的柔轮轮齿定位方法缺乏力学依据的问题，构建了柔性轴承与柔轮的接触力学模型，以揭示柔轮齿圈在离散滚珠载荷作用下的变形与定位机制。【方法】首先，综合考虑轴承外圈及柔轮齿圈的协同变形、轴承游隙及保持架约束，基于叠加原理和能量法建立描述外圈边界条件及滚珠力与径向位移关系的力学方程，为滚珠力求解提供支撑；其次，采用迭代算法求解离散滚珠力的分布范围及幅值，明确滚珠接触状态；然后，利用有限元分析软件探讨变形系数、游隙系数对接触特性的影响规律，验证理论模型；最后，通过三坐标测量试验对柔轮齿圈径向变形的理论结果进行了实测验证。【结果】结果表明，所提方法预测柔轮齿圈径向变形的精度显著优于传统等距线法，最大偏差降低了84%。实测数据证明，受离散滚珠接触特性影响，柔轮齿圈仅在长轴滚珠接触区域呈现明显的类椭圆特征，而非接触区弯矩保持连续。研究可为柔性轴承结构优化及轮齿精确定位提供参考。
精密减速器 | 考虑作动频繁的纯电动重型商用车变速器传动参数优化设计

精密减速器 | 考虑作动频繁的纯电动重型商用车变速器传动参数优化设计

摘要：【目的】纯电动重型商用车不宜频繁换挡，变速器设计不当易导致整车经济性、可靠性和耐久性综合优化困难。以换挡频次和加速踏板操纵频次表征作动频繁程度，提出一种考虑整车综合性能的传动参数(含挡位数量)优化设计方法。【方法】首先，采用AVL Cruise软件建立多挡位纯电动重型商用车仿真模型，分别搭载2、3、4挡变速器开展仿真试验，获取不同传动参数下的性能数据；其次，构建模糊评价体系，结合层次分析法与方差分析法确定指标权重，对试验结果进行综合评分；然后，建立粒子群优化-反向传播神经网络预测模型，分析影响因素并确定传动参数最优设计区间；最后，采用拉丁超立方试验，获取传动参数最优设计值。【结果】结果表明，最优综合性能对应的传动参数均出现在最大传动比和最小传动比均较小的区域；变速器换挡频次随挡位数量增加而升高，且与耗电率成反比关系；4挡变速器综合性能最优，其最高评分较3挡及2挡变速器分别高出1.5%和7.9%；3挡变速器最优评分与4挡仅相差1.5%，可作为兼顾制造成本的备选方案。
设计、优化与诊断 | 可实现定位-夹持-翻挑功能的筷子机构设计及其运动分析

设计、优化与诊断 | 可实现定位-夹持-翻挑功能的筷子机构设计及其运动分析

摘要：【目的】针对医疗及日常生活应用中筷子机构需兼具定位、夹持与翻挑功能且各模式活动度需求不匹配的问题，提出一种基于可重构球铰的空间并联变胞机构RRPC-4UPS-UPSP/rSPS，旨在实现多模式平滑转换。【方法】首先，通过持筷翻挑轨迹试验，测定人体持筷翻挑角度变化范围，为机构尺度参数设计提供依据；其次，运用螺旋分析方法建立机构运动学模型，推导逆运动学解与速度Jacobian矩阵，分析工作空间边界与奇异构型分布；最后，利用Adams软件构建虚拟样机，对定位与翻挑模式进行运动学仿真验证。【结果】结果表明，所提机构动平台具有三平移两转动与两平移两转动两种活动度配置。三平移两转动构型对应定位工作模式，两平移两转动构型可实现夹持与翻挑功能；持筷翻挑角度范围可达[-0.352, 0.352]rad，满足设计要求；各模式下运动输入数与动平台期望活动度严格对应相等，且全工作空间内无正解奇异构型。
设计、优化与诊断 | 新型回转式3D打印机运动学关键参数标定

设计、优化与诊断 | 新型回转式3D打印机运动学关键参数标定

摘要：【目的】为提升自主研发新型回转式3D打印机末端运动精度，提出该类装备的运动学参数标定方法，解决其非线性误差模型的精度标定问题。【方法】首先，建立运动学模型并开展误差分析，确定待标定关键参数；其次，基于L-M算法与信赖域反射最小二乘算法求解非线性最小二乘回归模型，辨识关键结构参数；然后，结合最小绝对收缩与选择算子(Least Absolute Shrinkage and Selection Operator, LASSO)算法完成参数交叉验证与重要特征筛选，对比不同算法对运动误差的影响；最后，开展了样机精度标定试验。【结果】结果表明，参数补偿仿真有效提升了末端运动精度；样机标定后打印精度提升79.09%；L-M算法辨识参数更贴近样机实际参数。研究可为同类型打印装备精度提升提供参考。
设计、优化与诊断 | 机械臂路径规划的改进RRT-APF算法

设计、优化与诊断 | 机械臂路径规划的改进RRT-APF算法

摘要：【目的】针对工业环境中传统快速搜索随机树-人工势场(Rapidly-exploring Random Tree-Artificial Potential Field, RRT-APF)的路径规划算法存在局部最优、路径平滑性不足及计算复杂度高的问题，提出一种自适应优化RRT-APF(Adaptive Optimized RRT-APF, AORRT-APF)路径规划算法，以提升机械臂在复杂工业环境中的路径规划效率与路径质量。【方法】首先，引入目标偏向采样策略与改进度量函数，减少冗余节点生成，加快算法收敛速度；其次，构建动态参数调整机制与自适应障碍物处理机制，增强算法对动态环境的适应性；然后，采用三次样条插值结合碰撞检测的路径平滑方法，生成连续可执行的运动轨迹；最后，基于Matlab软件搭建二维与三维仿真环境，并以6自由度Fr3机械臂为平台开展实物验证。【结果】结果表明，在三维随机环境中，AORRT-APF算法运行时间仅为0.059 s，较传统RRT算法缩短88.7%，平均迭代次数降至175，较RRT算法减少88.8%；生成路径的拐点数量显著减少，机械臂可沿规划轨迹平稳完成避障运动。该算法可为提升工业机械臂的工作效率与运行安全性提供参考。
设计、优化与诊断 | 基于末端旋量描述坐标系“并+串”混联机器人雅可比矩阵的建立

设计、优化与诊断 | 基于末端旋量描述坐标系“并+串”混联机器人雅可比矩阵的建立

摘要：【目的】针对传统基坐标系下旋量法无法直接映射关节驱动速度至末端操作点速度、力雅可比矩阵需引入附加力偶矩导致计算效率降低的问题，提出一种基于末端旋量描述坐标系的“并+串”混联机器人雅可比矩阵建立方法。【方法】首先，定义末端旋量描述坐标系，明确其在速度与静力学建模中的核心优势；其次，推导“并+串”混联机器人速度及力雅可比矩阵的通用构建流程；然后，以TriMule机器人为研究对象，基于旋量互易积理论建立其雅可比矩阵推导模型，与传统方法对比验证模型正确性；最后，求解该机器人位置正解，结合Matlab软件完成雅可比矩阵数值算例计算与验证。【结果】结果表明，所提方法建立的雅可比矩阵可直接实现关节驱动速度到末端操作点速度的映射，其转置即为力雅可比矩阵。数值算例显示，两种方法计算的末端速度最大相对误差小于0.6%，验证了方法的正确性。该方法物理意义更清晰，省去速度转换与附加力矩计算环节，可为混联机器人实时控制与静力学分析提供参考。
设计、优化与诊断 | 基于APF-TB-RRT*算法的煤矸分拣机器人轨迹规划研究

设计、优化与诊断 | 基于APF-TB-RRT*算法的煤矸分拣机器人轨迹规划研究

摘要：【目的】针对传统快速扩展随机树星(Rapidly-exploring Random Tree star, RRT*)算法在煤矸分拣机械臂避障轨迹规划中计算耗时长、路径冗余及平滑性差的缺陷，且现有球包围盒法对不规则矸石建模冗余大、固定目标偏置易陷入局部最优的问题，提出融合轴对齐包围盒法、人工势场(Artificial Potential Field, APF)法与目标区域偏置(Target Biased, TB)策略的APF-TB-RRT*改进算法。【方法】首先，采用轴对齐包围盒对不规则矸石障碍物进行简化建模，降低碰撞检测计算量；其次，通过3因素6水平正交试验优化算法核心参数，设计三概率混合采样机制，以概率选择人工势场法在包围盒内生成斥力场引导路径生长，以概率选择目标区域采样平衡算法导向性与随机性；然后，利用3次B样条曲线对初始路径插值优化，提升轨迹平滑性；最后，通过Matlab软件仿真与样机试验验证算法性能。【结果】结果表明，改进算法轨迹规划成功率达100%，在无障碍、简单及复杂障碍物环境下，较RRT*+固定目标偏置策略运行时间分别缩短97.07%、63.19%与75.95%；路径长度方差最大减小86.12%，算法稳定性显著提升。样机试验显示，改进算法规划的避障路径较传统“直上、直下”路径长度缩短9.25%，机械臂末端可精准跟踪规划轨迹。
设计、优化与诊断 | 基于正交试验法的高压齿轮泵齿轮修形优化

设计、优化与诊断 | 基于正交试验法的高压齿轮泵齿轮修形优化

摘要：【目的】针对高压齿轮泵运行噪声偏高、齿轮啮合干涉与载荷分布不均的问题，提出基于正交试验法的齿轮修形优化方案，克服传统计算修形误差偏大的缺陷。【方法】首先，建立高压齿轮泵齿轮计算模型，通过理论计算确定修形参数范围；其次，选取齿顶修形、齿根修形、螺旋线修形及修形长度为影响因子，以传动误差峰峰值为优化目标开展正交试验；然后，确定最优修形参数组合；最后，借助 KISSsoft 软件完成仿真对比，并通过台架噪声试验开展验证。【结果】结果表明，修形后齿面接触应力降低 12%，传动误差峰峰值降低 22.8%；高载荷工况下噪声最大降低 4 dB，啮合干涉与偏载得以消除。可为高压齿轮泵降噪优化提供参考。
设计、优化与诊断 | 发动机正时套筒链啮合噪声优化研究

设计、优化与诊断 | 发动机正时套筒链啮合噪声优化研究

摘要：【目的】针对某型号发动机正时套筒链啮合噪声突出问题，从链轮齿形优化视角提出降噪方案，降低啮合噪声并提升链系统振动、噪声、声振粗糙度(Noise, Vibration and Harshness, NVH)性能，为同类链传动噪声优化设计提供参考。【方法】首先，分析套筒链啮合冲击与多边形效应两种核心噪声产生机制，明确优化方向；其次，基于GB/T 1243—2024标准，提出增大齿沟角降低啮合压力角、保持链节距不变减小链轮节距两种齿形优化方案，分别抑制啮合冲击与多边形效应；然后，采用RecurDyn软件建立链系统多体动力学模型，仿真分析套筒-链轮接触力与链节纵向位移，量化优化效果；最后，在发动机半消声室开展试验验证，测试不同转速下啮合阶次声压级，确认方案有效性。【结果】结果表明，低压力角方案使凸轮轴链轮啮入点接触力降幅达13.5%；低节距方案使啮入点接触力降幅达7.7%、自由链节纵向位移波动量降幅达22%；两种方案均可使28阶啮合噪声降低8~10 dB(A)；低压力角方案低速段效果更优，低节距方案中、高速段改善更显著。
设计、优化与诊断 | 一种用于非稳态工况下煤矿机械轴承故障诊断的方法与应用

设计、优化与诊断 | 一种用于非稳态工况下煤矿机械轴承故障诊断的方法与应用

摘要：【目的】针对传统小波变换受海森堡不确定性原理制约引发的时频能量扩散现象，构建高分辨率时频分析框架，解决现有方法在强频变冲击信号上的能量发散问题。【方法】首先，提出瞬态小波变换算法，提升小波变换的时频聚集性，增强冲击信号分析能力；其次，通过小波变换计算2阶群延迟估计算子，表征冲击信号中的瞬态事件；然后，采用不动点迭代策略，强化该估计算子对强频变信号的估计精度；最后，结合时间方向压缩策略，为信号中的强频变冲击成分提供高分辨率时频表示。【结果】结果表明，该方法在强噪声和群延迟变化剧烈工况下仍保持良好性能，雷尼熵较小波同步压缩变换降低约34.0%，归一化能量收敛速度提升40%以上；恒速轴承故障试验中，可精准提取9.4 ms的故障特征间隔；变速工况下，能准确识别137.93 Hz与106.40 Hz的动态故障特征频率，运行时间仅为3阶同步提取变换的37.5%左右，可为机械故障诊断中瞬态信号分析提供参考。
设计、优化与诊断 | 直齿锥齿轮齿面内部疲劳断裂失效分析及研究

设计、优化与诊断 | 直齿锥齿轮齿面内部疲劳断裂失效分析及研究

摘要：【目的】针对新能源汽车差速器直齿锥齿轮耐久试验中出现的齿面内部疲劳断裂失效问题，目前尚缺乏统一设计校核标准，为此开展失效机制分析与风险评估研究。【方法】首先，对断裂齿轮进行宏观形貌观察与扫描电镜检测，明确失效模式为齿面内部低周疲劳断裂；其次，依据ISO/TS 6336-4：2019标准并结合改进型Dang Van准则，建立齿面断裂力学计算模型，定量计算轮齿不同深度处的材料暴露值；然后，分析接触应力与残余应力对失效的影响规律；最后，提出热处理工艺优化措施并进行试验验证。【结果】结果表明，齿面接触应力与内部残余应力是影响材料暴露值的核心因素，裂纹源萌生于次表层最大切应力处；优化喷丸工艺后，渗碳层过渡区材料暴露值由1.09降至0.87；改进后的齿轮通过全部耐久试验，有效提升了疲劳寿命。研究可为直齿锥齿轮抗疲劳设计提供参考。

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