齿轮组件作为动力机械中传递功率的主要部件，主要起到支承转动零件并传递运动、扭矩或弯矩的作用。由于齿轮啮合力的周期性变化导致齿轮轴产生扭转振动，从而导致齿轮轴肩与轴承内圈之间的粘着-滑动摩擦失稳现象。随着动力机械的持续运转，进而导致齿轮轴肩产生微动磨损。微动磨损普遍存在于各种机械装备的运行中，经常使零件的材料疲劳极限降低，是关键零部件失效的重要原因之一。在齿轮轴运转过程中，齿轮轴与轴承构成的运动系统具有内部参数变化、外加负载干扰、传动系统中的摩擦干扰和模型的不确定性以及非线性的复杂特点。其扭振具有转速低、承载大和干摩擦作用的典型特征，因此，齿轮轴在运转过程中不可避免地出现扭振幅值和噪声都大幅度增加的现象。以上影响因素导致齿轮轴运转的均匀性差，容易使齿轮轴与轴承之间的接触面产生微动，引起齿轮轴肩的微动磨损，严重的微动磨损造成齿轮轴的疲劳断裂，从而使复杂动力设备产生机械故障。因此，本文以国家“863”项目[2008AA11A116]、武器装备预研重点基金项目[9140A2011QT4801]和校企合作项目“减速器传动齿轮组件性能分析及优化设计研究”为依托，对复杂工况下齿轮传动机构中的齿轮轴肩与轴承接触面之间的微动磨损现象进行了机理与数值计算相结合的研究，主要研究工作如下：（1）建立了复杂工况齿轮组件有限元仿真模型，对齿轮轴肩微动现象进行了有限元仿真分析，得到齿轮轴肩的应力场、应变场和温度场的变化规律。仿真结果表明，接触应力随轴肩高度的增加而增大；轴向变形量和径向变形量随轴肩高度的增加而增大；齿轮轴肩的温度场和热应力场随着齿轮转速的增加而增大。（2）建立了复杂工况齿轮轴肩微动摩擦失稳模型和运动学方程，引入了摩擦失稳阻尼比，得到齿轮轴肩微动摩擦失稳的判别条件。在此基础上建立了齿轮轴肩微观扭振数值计算模型，分析了齿轮轴肩微观扭振随主要影响因素的变化规律。计算结果表明，载荷和转速是导致齿轮轴肩微动摩擦失稳的主要因素，并且齿轮轴肩的微动摩擦失稳是造成齿轮轴肩表面微动磨损的主要原因。（3）在复杂工况下齿轮传动机构中的齿轮轴肩与轴承接触特性和扭振摩擦运动特性分析的基础上，研究了复杂工况齿轮轴肩微动磨损机理并建立了齿轮轴肩微动磨损数学模型。在复杂工况齿轮轴肩微动磨损数值计算的基础上，分析了预紧力矩、传递功率、过盈量、摩擦因数以及转速等主要因素对齿轮轴肩微动磨损的影响。（4）建立了复杂工况齿轮轴肩微动磨损影响因素模糊灰色关联分析模型，以多载荷工况下齿轮轴肩微动磨损量为模型的参考序列，多载荷工况下特征性能指标为模型的比较序列，对影响复杂工况齿轮轴肩微动磨损性能的特征指标重要性程度进行了模糊灰色关联度的研究。结果表明，即各主要因素对复杂工况齿轮传动轴微动磨损的影响程度为传递功率＞转速＞预紧力矩＞过盈量＞摩擦因数。（5）构建了复杂工况齿轮轴肩微动磨损量支持向量机预测方法，并采用自适应变权重粒子群优化算法对其进行优化。仿真与计算结果一致表明，基于自适应变权重粒子群优化算法支持向量机的复杂工况齿轮轴肩微动磨损预测方法的均方根误差为0.103%、平均相对误差为2.06%，表明该预测方法精度较高，并对其进行了分析和实验验证。