齿轮是传递运动和动力的关键基础件,齿轮的质量直接决定了机械产品的质量和性能。疲劳失效是齿轮的主要失效形式之一,裂纹前缘应力强度因子(SIF)是影响齿轮疲劳的关键因素,裂纹扩展速率是评价疲劳裂纹扩展的重要指标。本文基于三维建模软件Pro/E,采用参数化建模方式,建立了直齿圆柱齿轮几何模型。将建立的几何模型导入有限元软件ABAQUS中,以三维椭圆柱模拟初始疲劳裂纹,建立直齿圆柱齿轮疲劳裂纹分析有限元模拟模型。基于直齿圆柱齿轮疲劳裂纹分析有限元模型,分析了转矩、摩擦系数、裂纹初始深度、位置及裂纹几何尺寸等因素对裂纹前缘SIF的影响,结果表明:裂纹前缘Ι型和ΙΙ型SIF的分布呈近似抛物线状,裂纹前缘ΙΙΙ型SIF的分布呈近似正弦曲线状。裂纹前缘Ι型SIF远远大于裂纹前缘ΙΙ型和ΙΙΙ型SIF,这表明直齿圆柱齿轮疲劳裂纹扩展以张开型为主。随着转矩的增大,裂纹前缘Ι型、ΙΙ型和ΙΙΙ型SIF增大,但裂纹前缘中点处的ΙΙΙ型SIF仍然为零。随着摩擦系数的增大,裂纹前缘Ι型SIF增大,裂纹前缘ΙΙ型和ΙΙΙ型SIF基本不变。随着裂纹初始深度的增大,裂纹前缘Ι型、ΙΙ型和ΙΙΙ型SIF减小,但裂纹前缘中点处的ΙΙΙ型SIF仍然为零。随着裂纹初始位置的变化,裂纹前缘Ι型、ΙΙ型和ΙΙΙ型SIF均发生变化。随着裂纹长轴的增大,裂纹前缘Ι型、ΙΙ型和ΙΙΙ型SIF增大,但裂纹前缘中点处的ΙΙΙ型SIF仍然为零。随着裂纹短轴的增大,裂纹前缘Ι型、ΙΙ型和ΙΙΙ型SIF减小,但裂纹前缘中点处的ΙΙΙ型SIF仍然为零。基于直齿圆柱齿轮疲劳裂纹分析有限元模型,分析了转矩、摩擦系数、裂纹初始深度、位置及裂纹几何尺寸等因素对裂纹扩展速率的影响,结果表明:随着转矩的增大,裂纹扩展速率增大;随着摩擦系数的增大,裂纹扩展速率增大;随着裂纹初始深度的增大,裂纹扩展速率减小;随着裂纹初始位置的变化,裂纹扩展速率先减小然后增大再减小;随着裂纹长轴的增大,裂纹扩展速率先增大然后趋于平稳;随着裂纹短轴的增大,裂纹扩展速率减小。研究结果对于发展齿轮疲劳断裂理论,提高齿轮服役性能具有一定的理论价值和实际意义。