Teniendo en cuenta el efecto de la topografía superficial real bajo condiciones de lubricación elastohidrodinámica (EHL) en el estado de contacto de los pares de engranajes, se propone un modelo combinado con el método analítico de corte y un modelo EHL bidimensional (2D) para caracterizar las características de engranaje tridimensional (3D) de los engranajes rectos. En primer lugar, la topología superficial de los engranajes se prueba mediante un perfilador de superficie, que refleja que la topografía de la superficie del diente se ajusta a características fractales. Así, al adoptar la función fractal de Weierstrass-Mandelbrot (W-M), se caracteriza la superficie del engranaje. En segundo lugar, se establece el modelo EHL numérico 2D con rugosidad fractal, y se obtienen las distribuciones de presión de película de aceite (OFP) y grosor de película de aceite (OFT) en diferentes posiciones de engranaje. Finalmente, considerando las diferentes distribuciones de topografía en la dirección del ancho de cara, se calcula la rigidez de malla variable en el tiempo (TVMS) basada en el método analítico de corte. Así, se puede considerar la influencia de la topografía superficial 3D. La rigidez de contacto de Hertz se sustituye por la rigidez de película de aceite lubricante variable en el tiempo (OFS). Se investigan las influencias de la topografía de la superficie del diente y las características de la película de lubricante en las características de engranaje. Los resultados muestran que la superficie rugosa del diente 3D puede caracterizarse bien mediante una función fractal con fase aleatoria. Además, hay una gran diferencia en la distribución de OFP y OFT entre superficies rugosas y lisas, lo que influye sin duda en las características de engranaje.