A.- R._ a travaillé dès le 1er mars 1986 comme agent d'assurances pour le compte de la Patria Société générale d'assurances (ci-après : la Patria), devenue l'Helsana Accidents SA (ci-après : l'Helsana). A ce titre, il était assuré auprès de son employeur contre le risque d'accident professionnel et non professionnel. Le 7 décembre 1988, R._ a été victime d'un accident de la circulation qui lui a causé une fracture aux deux fémurs, une luxation du gros orteil droit, des contusions multiples et un traumatisme crânio-cérébral simple. Il n'a pu réintégrer le travail que le 6 mars 1990, dans une mesure limitée à 50 %. L'Helsana a pris en charge le cas.
Le 16 mars 1990, R._ est entré au service de la Mobilière Suisse Assurances (ci-après : la Mobilière) pour laquelle il a d'abord travaillé à 50 %, en qualité d'agent d'assurances; cette activité s'étant toutefois révélée trop exigeante sur le plan physique, il a été muté en mai 1994 dans le service interne de la Mobilière, où il a continué d'oeuvrer selon le même taux d'occupation de 50 %. Avec le soutien de l'AI, il a ensuite entrepris, sans succès, une formation en vue d'obtenir le brevet fédéral en matière d'assurances. Reconnu durablement incapable de travailler à 50 % comme employé d'assurances (cf. rapport du 19 décembre 1995 du docteur K._), R._, qui bénéficiait déjà d'une demi-rente d'invalidité depuis le 1er avril 1990, s'est vu allouer, à l'issue d'une procédure de révision de son droit, une rente entière d'invalidité à partir du 1er avril 1996 (décision du 24 juin 1997 de l'Office AI du canton de Vaud).
Par décision du 16 septembre 1997, l'Helsana lui a également octroyé une rente d'invalidité, mais fondée sur une perte de gain de 50 % seulement. Elle lui a en outre alloué une indemnité pour atteinte à l'intégrité d'un taux de 40 %. Saisie d'une opposition, l'Helsana l'a rejetée par décision du 7 mai 1998.
B.- Par jugement du 20 juillet 1999, le Tribunal des assurances du canton de Vaud a rejeté le recours formé par R._ contre la décision sur opposition de l'Helsana.
C.- R._ interjette recours de droit administratif contre ce jugement, en concluant, sous suite de frais et dépens, à l'octroi d'une rente d'invalidité fondée sur une incapacité de gain de 69 %, ainsi qu'à l'allocation d'une indemnité pour atteinte à l'intégrité d'un taux de 50 %.
L'Helsana conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales ne s'est pas déterminé.

Considérant en droit :
1.- a) Le litige porte, en premier lieu, sur la rente d'invalidité que peut prétendre le recourant, singulièrement sur le taux d'invalidité qui doit être retenu pour fixer le montant de cette rente.
Les premiers juges ont correctement exposé les dispositions légales et la jurisprudence applicables en matière d'évaluation de l'invalidité, de sorte qu'il suffit de renvoyer à leur jugement.
b) Le recourant ne discute pas le revenu d'invalide, d'un montant de 44 809 fr. par année, que l'intimée et les premiers juges ont retenu comme premier terme de la comparaison des revenus au sens de l'<ref-law>. Ce qu'il conteste, c'est le revenu hypothétique qui a été pris en considération comme second terme de cette comparaison, soit un montant annuel d'environ 90 000 fr. Se fondant sur les déclarations de D._, agent général de la Mobilière, il soutient qu'il aurait pu réaliser, sans atteinte à la santé, un revenu annuel de l'ordre de 150 000 fr. en qualité d'agent d'assurances. A cet égard, il souligne que c'est sur la base de ce montant que l'office AI du canton de Vaud (ci-après : l'office AI) a procédé à la comparaison des revenus et fixé le taux d'invalidité à 69 %, dans une
décision du 24 juin 1997 rendue à l'issue d'une procédure de révision de son droit à la rente. Le recourant se prévaut de l'uniformité de la notion d'invalidité pour soutenir que l'intimée est liée par l'appréciation des organes de l'AI.
c) Il est vrai que la notion d'invalidité est, en principe, identique en matière d'assurance-accidents et d'assurance-invalidité, ce qui doit normalement conduire à fixer, pour une même atteinte à la santé, un même taux d'invalidité, aucune priorité ne pouvant être accordée à l'évaluation opérée par l'un des assureurs (cf. <ref-ruling> consid. 3; RAMA 1995 no U 220, p. 108 in fine). Toutefois, si l'appréciation de l'invalidité à laquelle a procédé un des assureurs se révèle manifestement insoutenable, elle ne saurait lier l'autre assureur (<ref-ruling> consid. 2a; VSI 1998 p. 174 consid. 4a; Meyer-Blaser, Bundesgesetz über die Invalidenversicherung [IVG], p. 21 ad <ref-law>).
En l'espèce, le revenu sans invalidité de 150 000 fr. que l'office AI a pris en compte est censé représenter, selon les déclarations de D._, le revenu que les agents d'assurances les plus performants gagnent en moyenne par année; il s'agit toutefois là d'un revenu brut, en ce sens que celui-ci comprend également les frais nécessaires à son acquisition (en particulier les frais de déplacement et de représentation). Selon le recourant (cf. sa réplique du 17 novembre 1998 au Tribunal cantonal), le fisc admet la prise en compte, pour les agents d'assurances, de frais professionnels jusqu'à concurrence de 25 % du revenu brut, soit un forfait identique à celui que la pratique administrative applique généralement aux représentants de commerce pour déterminer le revenu net soumis à cotisations (Directives de l'OFAS sur le salaire déterminant [DSD] dans l'AVS, AI et APG, ch. 4034). Dans la mesure où l'évaluation de l'invalidité doit se faire en fonction du revenu annuel présumable sur lequel les cotisations seraient perçues en vertu de la LAVS (<ref-law>; RCC 1986 p. 434 consid. 3b), le montant de 150 000 fr. n'est donc pas déterminant et ne peut être comparé au revenu que le recourant est encore capable de réaliser au service interne de la Mobilière (revenu d'invalide). L'intimée était donc en droit de s'écarter du taux d'invalidité retenu par l'AI.
Elle le pouvait d'autant plus facilement que, selon les différentes attestations qui ont été produites en cause en vue de déterminer le revenu présumable d'un agent d'assurances, un revenu annuel brut de 150 000 fr. est certes possible, mais reste exceptionnel. En moyenne, ce revenu se situe en effet plutôt autour de 114 000 fr., somme à laquelle s'ajoutent les commissions des assurances partenaires (lettres de la Mobilière des 3 août et 22 octobre 1998), tandis qu'il oscille entre 70 000 et 110 000 selon la Patria (fax du 30 mars 1998) et qu'il est de l'ordre de 100 000 fr. d'après d'autres assureurs encore (lettres des 26 mars et 12 août 1998, respectivement de la Zurich Assurances et de l'Allianz Assurances). En réalité, seule une minorité d'agents d'assurances, les plus performants, réalisent un revenu annuel brut de 150 000 fr. Or, le dossier ne contient pas suffisamment d'indices permettant de se convaincre, au degré de la vraisemblance prépondérante (RAMA 1993 no U 168 p. 100 consid. 3b et les références), que le recourant aurait été en mesure de gagner durablement un tel revenu sans atteinte à la santé. Certes, tant son employeur actuel, la Mobilière, que son ancien employeur, la Patria, ont attesté qu'il présentait de très bonnes dispositions pour la profession d'agent d'assurances. On doit toutefois constater que, juste avant la survenance de l'accident de décembre 1988, le recourant avait réalisé, durant les 11 premiers mois de cette année-là, un revenu de l'ordre de 42 000 fr., soit un montant qui ne semble pas se situer au-dessus du revenu moyen d'un agent d'assurances après deux ans d'activité, les différentes compagnies précitées ayant même fait état d'un revenu moyen compris entre 60 000 et 80 000 fr. durant la période de formation (lettres des 26 mars et 3 août 1998 respectivement de la Zurich et de la Mobilière).
Dès lors, le montant de 90 000 fr. pris en compte par l'intimée et les premiers juges à titre de revenu hypothétique n'apparaît pas critiquable : il équivaut en effet au revenu que les agents d'assurances de la Mobilière réalisent en moyenne par année (114 000 fr.), y compris les commissions des assurances partenaires (7100 fr.), sous déduction de 25 % de frais professionnels (121 100 fr. x 75 % = 90 825 fr. de revenu soumis à l'AVS).
Le recours est, sur ce point, mal fondé.
2.- Il reste à examiner si l'évaluation du taux de l'atteinte à l'intégrité a été correctement effectuée par l'intimée.
Selon le recourant, le taux de 40 % qui a été retenu par l'intimée et confirmé par les premiers juges est contestable en ceci qu'il ne tiendrait pas compte, contrairement à ce que prescrit l'<ref-law>, «des aggravations prévisibles de l'atteinte à l'intégrité». De jurisprudence constante, cette règle ne vise toutefois que les aggravations dont la survenance est vraisemblable et l'importance quantifiable (RAMA 1998 no U 320 p. 602 consid. 3b et la référence). Or, en l'occurrence, le docteur K._, spécialiste FMH en chirurgie orthopédique, soulignait le fait, dans un rapport du 19 décembre 1995, que «vu les différentes lésions subies un diagnostic est difficile à prévoir et dépendra beaucoup de l'évolution arthrosique des différentes articulations et de leur sollicitation». Quant au docteur A._, médecin-chef au service de d'orthopédie et de traumatologie de l'appareil moteur du CHUV, il a relevé que la gonarthrose du genou droit était «lentement évolutive», si bien qu'il ne lui était pas possible de dire dans quel délai une intervention chirurgicale pourrait s'avérer nécessaire (rapport du 12 août 1997). Dès lors, à supposer que la survenance d'une future aggravation de l'atteinte à la santé puisse être considérée comme une circonstance établie, cette aggravation n'en est pour autant pas quantifiable, si bien qu'elle ne peut être prise en considération.
Cela étant, le taux de 40 % ne peut néanmoins être confirmé. Certes ce taux est-il fondé sur l'appréciation du docteur K._, corroborée par celle du docteur M._, également spécialiste FMH en chirurgie (rapport du 19 janvier 1996). Dans la mesure toutefois où ces deux médecins se sont bornés à attester en bloc un taux de 40 %, sans détailler leur calcul, il n'est tout simplement pas possible de vérifier le bien-fondé de leur appréciation. Il y a par conséquent lieu de préférer à celle-ci l'évaluation détaillée du docteur A._ qui estime, en se fondant sur la table 5 des atteintes à l'intégrité établie par la CNA, l'atteinte à l'intégrité subie par le recourant «aux alentours de 45-50 %». Du moment que les docteurs K._ et M._, bien qu'ils n'aient pas détaillé leur estimation, ont tout de même retenu un taux inférieur à celui formulé par le docteur A._, il se justifie de prendre en considération la limite inférieure retenue par ce médecin et de fixer le taux de l'atteinte à l'intégrité à 45 %.
C'est dans cette mesure seulement que le recours est bien fondé.
3.- Le recourant, qui obtient partiellement gain de cause, est représenté par un avocat. Il a droit à une indemnité réduite de dépens (art. 159 en relation avec l'art. 135 OJ).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral des assurances
p r o n o n c e :
I. Le recours est partiellement admis et le jugement
attaqué est réformé en ce sens que le recourant a
droit à une indemnité pour atteinte à l'intégrité
fondée sur un taux de 45 %. Il est rejeté pour le
surplus.
II. Il n'est pas perçu de frais de justice.
III. L'intimée versera à la recourante une indemnité de
dépens de 1000 fr. pour l'instance fédérale.
IV. Le présent arrêt sera communiqué aux parties, au Tribunal
des assurances du canton de Vaud et à l'Office
fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 22 septembre 2000
Au nom du
Tribunal fédéral des assurances
Le Président de la IIIe Chambre :
Le Greffier :