高速重载齿轮传动系统的热平衡状态以及轮齿表面温度的大小对齿轮传动的性能与失效以及齿轮润滑系统的设计与操作控制等有着重要的影响。发展高速运转齿轮轮齿的温度分析方法并应用于工程实际将有助于指导高速重载齿轮传动装置及润滑冷却系统的设计并降低设计所需的周期和费用。这对航空航天应用中的齿轮传动设计尤其重要。本文基于齿轮啮合原理、轮齿接触分析、摩擦学和传热学，以有限元分析方法和理论分析计算相结合为手段并以实验测量结果作为参考，建立了适用于工业应用并具有较高计算精度的高速齿轮传动轮齿温度分析的模型和方法，系统地分析了轮齿本体温度的大小和分布以及齿轮几何、载荷及转速和润滑冷却条件等对轮齿本体温度的影响。本文的主要内容如下：I. 根据赫兹接触理论和有限元接触分析方法，建立了标准渐开线齿廓和修形齿廓的齿面接触压力的分析模型，分析了齿面接触压力的变化规律和相关的影响因素；II. 系统地分析了齿轮啮合过程中主、从动轮轮齿的绝对滑动速度和相对滑动速度，建立了齿面摩擦系数和摩擦热流量的计算方法并分析了其沿啮合面的分布规律和大小以及相关的影响因素；III. 建立了润滑油与空气混合流动状态下齿轮端面的对流传热系数以及轮齿啮合面强制对流冷却条件下的对流传热系数的计算方法，分析了不同操作条件下对流传热系数的大小和分布，讨论了相关的影响因素；IV. 推导了轮齿瞬时温度和本体温度的热平衡方程，建立了轮齿有限元温度分析的模型以及热载荷和对流传热的边界条件，计算了不同转速和载荷工况下轮齿本体温度的变化规律，分析对比了有限元模拟结果和实验测量的数据，建立了轮齿最大本体温度的近似指数函数表达式；V. 系统地讨论了齿轮几何参数和操作条件对轮齿本体温度的影响，分析了轮齿温度随齿轮齿宽及模数、齿面摩擦热流量、齿轮箱空气温度和润滑油输入温度以及齿轮端面和啮合面对流传热系数的变化的敏感性程度和规律。