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齿轮是机械工程中最基础且应用最广泛的零部件,面齿轮作为一种新型齿轮,具有重合度大、传动平稳、占用空间比率低、扭矩分流效果好等优点,在航空领域得到了广泛应用。由于应用领域的特殊性,相比于普通齿轮,在安全可靠的前提下,对面齿轮要求的精度以及稳定性更高,因此对于面齿轮三维模型的建立以及对其传动性能的分析有重要的研究意义。本文首先研究了面齿轮的加工以及齿面成形原理,根据刀具圆柱齿轮的齿面方程,以及齿面啮合点处的相对运动速度和公法线,推导出面齿轮的啮合齿面方程、过渡曲面方程、齿顶不变尖的最大外半径,以及齿根不产生根切现象的最小内半径,完成了数学模型的建立。并利用UG软件完成了给定参数条件下的面齿轮以及圆柱齿轮的手动建模,由于面齿轮齿面较复杂,采用由点到线,由线到面,由面到体的实体建模方法,结合Matlab软件计算面齿轮齿面上一系列的离散点,完成面齿轮的手动建模。然后以UG为二次开发平台,深入了解并掌握UG二次开发方法,运用UG/Open工具集,联合C++和UG/Open Grip语言共同编程,完成正交直齿面齿轮的参数化建模,运用表达式工具以及UG/open API完成圆柱齿轮的参数化设计,实现正交直齿面齿轮传动副模块的二次开发。之后研究了面齿轮的齿面接触理论,推导出点接触状态下面齿轮的啮合方程,并运用Matlab进行了仿真分析,作出了点接触状态下面齿轮的齿面接触轨迹,结果表明点接触状态下面齿轮齿面上的接触点随着圆柱齿轮和刀具齿轮啮合角的增大,接触轨迹由内径向外径移动。同时分别采用赫兹解析法和有限元仿真分析法研究了面齿轮齿面上啮合点处的接触应力值,通过对比两种方法的计算结果,得出在齿轮的齿顶和齿根位置,由于边缘接触,椭圆接触面积超出了齿面区域,使得赫兹解析法的计算结果偏小,而在齿面正常区域,两种计算方法得到的结果近似相等。最后对面齿轮的齿面强度进行了分析,考虑到面齿轮传动重合度以及计算机资源限制等问题,决定采用面齿轮传动副五齿有限元模型,运用ABAQUS软件对实际啮合状态下面齿轮齿面上的接触应力以及齿根弯曲应力进行了仿真分析,得出了相应的结论。