钢铁轧制装备与制造技术研发是增加我国钢品附加值，提升国际竞争力的关键要素之一。齿轮副作为轧制新工艺与装备研发不可或缺的环节，也是轧机生产线在高精度、高可靠性、连续化运转背景下受淬火变形影响最大的薄弱环节与瓶颈。因此开展轧机齿轮淬火变形量与热处理方式、齿轮几何参数之间的定量关系，甄别大模数齿轮淬火变形的主要影响工艺因素的研究，寻求淬火变形规律，以减小齿面热处理变形量、降低加工成本，具有重要的理论意义和工程应用价值。　　本文针对轧机传动齿轮因淬火变形而造成齿面精度下降、强度降低、寿命缩短的突出技术问题，依靠普通小型轧机传动齿轮淬火变形经验，已无法满足其高精度、低成本、高效率的技术要求。本文以数值分析技术作为辅助分析手段，开展了盘形齿轮淬火变形工艺理论分析及实验研究。其主要工作如下:　　1、阐述了淬火过程热传导理论，基于理想状态下的传热函数，建立了高度非线性冷却过程的齿轮淬火有限分析模型，为数值分析淬火冷却动态变化过程的理论及实验基础奠定了基础。同时，基于热传导现象及材料特性，对齿轮淬火变形机理进行分析，为后续变形规律分析提供理论支持。　　2、开展了轧辊直径Φ650mm粗轧齿轮箱高速级齿轮失效原因分析与其淬火过程数值分析。通过齿轮接触强度、齿根弯曲强度校核以及断口金相观察，分析了轮齿断裂的宏观与微观因素。实验表明，较大的公法线放磨量是造成齿面磨削余量大、齿面硬度降低以及齿轮寿命缩短等现象产生的直接原因。并在此基础上建立了齿轮淬火过程的温度场、热应力场耦合有限元模型，对影响齿轮淬火变形的两个关键因素（温度场，热应力场）进行了数值分析研究，并对比分析了齿顶、齿面节圆、齿根位置不同时刻的冷却变化规律以及热应力分布。结合淬火实验与数值分析结果，验证并分析了较低的冷却速度容易促进碳化物沿奥氏体晶界析出，造成碳元素偏高呈网状分布并且局部过热、脆性增大，从而冷却不均产生较大的热应力，进而致使淬火微裂纹加倍成形。　　3、本文开展了粗轧齿轮箱高速级齿轮齿面淬火变形规律的实验研究。实验定量分析了齿轮齿面淬火变形规律与齿轮设计参数及部分加工工艺间的动态响应关系。结果表明，模数及齿数是影响齿形变形以及齿向变形的两个重要因素。在其他条件（齿数，螺旋角，齿宽）固定、模数单调增加的情况下，齿形变形量呈现单调增加趋势;在其他条件（模数，螺旋角，齿宽）固定、齿数单调增加的情况下，齿轮齿形变形成形小幅增加，而齿向变形呈现小幅减小趋势;同等条件（齿轮参数，加工工艺）下，齿轮齿形变形是齿面变形的主导因素，其变形值大于齿向变形值。　　4、基于上述齿面淬火变形规律的研究，对不同模数下的齿轮齿面变形规律进行了控制与分析，并对齿面精加工工艺进行了优化。对Φ650mm粗轧齿轮箱高速级齿轮磨削定位基准进行优化，实现多重基准统一，增加齿轮啮合及实际工况下的运转精度。同时，对模数为6mm，10mm，16mm齿轮齿面加工工艺参数进行优化，使其公法线加工余量分别缩减为0.4mm，0.55mm，0.7mm;实际磨齿余量分别缩减为0.2mm，0.225mm，0.35mm;实际渗碳层深增加4.2％，3.6％，2.2％。