课题来源于国家“十二五”科技支撑计划课题“齿轮箱轻量化关键技术研究与应用（2011BAF09B07）”。支撑计划目的在于实现轻量化大功率重载船用齿轮箱产业化生产，主要技术指标达到国际同类产品先进水平。随着政府船舶振兴计划的推行和海洋经济的快速发展，作为船舶的基础部件，大型船用减速齿轮装置需求逐年增大。大功率船用齿轮箱由于其特殊的使用工况，综合技术性能指标远远高于其它船用齿轮箱。课题选择大功率船用齿轮箱设计关键技术进行研究，具有重要的理论意义和工程实用价值。论文基于齿轮啮合原理、齿面接触分析、结构拓扑优化、齿轮箱实验测试等方法，以有限元分析和结构参数优化相结合为手段，建立大功率船用齿轮箱系统的结构柔性模型，对大功率船用齿轮箱力学性能、传动特性等关键问题进行了分析优化和实验测试。论文主要研究内容如下：①对GWC66.75A大功率船用齿轮箱的基本结构和传动原理进行分析，利用MASTA软件建立齿轮箱结构柔性模型，并进行装配干涉检查和运动仿真。在考虑箱体结构柔性的基础上，分析了齿轮箱不同工况下箱体的应力分布情况、传动系统轴的强度，轴承的寿命，齿轮的强度和错位，验证齿轮箱设计的合理性。②分析求解齿轮箱在不同工况下的传动效率，分析单级齿轮副传动误差和系统传动误差，研究中心距误差和轴向安装误差对传动误差的影响。③根据前期分析结果，采用Optistruct软件对齿轮箱箱体进行结构拓扑优化，对输出级齿轮进行结构参数优化和齿轮微观修形，并将优化前后结果进行对比。④采用与理论分析完全相同的大功率船用齿轮箱结构，在船用齿轮箱实验台上对齿轮箱传动效率和振动特征进行测试，并与理论分析结果作比较。