齿轮是国家工业及其重要的基础件,具有传动效率高、传动平稳等优点,广泛应用在各工业领域中。随着各行业向着节能减排的方向发展,而塑料齿轮具有不需润滑、质量轻、成本低等优点,塑料齿轮成为研究和应用的热点。然而,塑料齿轮在啮合过程中会因为负载而产生较大的变形,从而引起齿轮啮合特性的变化。同时,啮合过程会产生大量的摩擦热,塑料齿轮对温度比较敏感,摩擦热会导致塑料齿轮发生变形,引起齿轮啮合特性的变化。因此,对塑料的啮合特性和热行为研究,对塑料齿轮传动的稳定性、塑料齿轮的寿命和失效形式具有重大的意义。本文以塑料直齿轮为研究对象,推导了齿廓渐开线和过渡曲线,采用Solid Works建立齿轮三维模型,基于齿轮啮合原理、传热学、摩擦学、热弹耦合等理论基础,运用数值计算、有限元及实验等方法对齿轮啮合刚度和稳态温度场以及热弹耦合等进行了研究。本文的主要研究内容如下:（1）基于赫兹理论和有限元法对不同啮合位置塑料齿轮的接触压力、变形进行计算,与传统金属齿轮进行对比分析,研究了塑料齿轮与金属齿轮不同啮合位置接触的差异,获得了高负载情况下的塑料齿轮单齿区发生双齿啮合的特征。（2）采用当量齿形法、能量法对塑料齿轮的啮合刚度进行了数值计算,并运用有限元法计算了塑料齿轮刚度;再基于有限元模型计算了不同负载下塑料齿轮的啮合刚度,获得了不同负载下塑料齿轮啮合刚度的分布,并与传统金属齿轮进行对比分析,分析了不同负载下塑料齿轮啮合线在空间的分布,以及塑料齿轮与金属齿轮静态载荷分配与传递误差特性。（3）基于传热学和摩擦学等理论,分析了塑料齿轮啮合热产生和传热原理,探讨了摩擦热流密度的计算方法,研究了转速和负载对摩擦热流密度的影响。对稳态情况下各边界条件进行计算,获得了热平衡时齿轮的边界条件,研究了不同转速下对各边界条件的影响。采用有限元法对塑料齿轮稳态温度场进行仿真计算,进一步分析了轮齿在啮合线方向上的热变形;对比分析不同转速、不同负载下的轮齿温度场与热变形,并对塑料齿轮进行热弹耦合进行了研究,获得了温度对其的影响。（4）以塑料齿轮静态特性为目标,对塑料齿轮进行最佳修形参数分析,以及塑料齿轮修形后的热行为进行分析,获得了修形后稳态温度场的分布。（5）搭建塑料齿轮传动系统实验平台,对塑料齿轮传动系统进行实验分析,研究不同转速、不同负载工况下塑料齿轮传动系统的热特性,通过实验与仿真进行对比分析,验证了方法的正确性。