随着我国高速铁路运行里程的持续增长、运行线路的复杂化及列车运行速度的不断提高,轮轨周期性磨耗现象愈发突出,导致轮轨冲击加剧,引起高速列车各部件尤其是位于簧下的齿轮传动系统剧烈振动,且在实际线路运营中已出现齿轮传动系统发生故障的情况,严重威胁高速列车的行车安全,因此研究轮轨周期性磨耗对高速列车齿轮传动系统的影响,对保证齿轮传动系统的安全服役具有重要意义。本文以高速列车齿轮传动系统为研究对象,进行了以下研究:首先,本文利用SIMPACK多体动力学软件和ANSYS有限元分析软件,考虑了齿轮外形、时变啮合刚度、动态传递误差、齿轮箱体实际结构和弹性变形、滚动轴承滚子数量以及内外圈的非线性接触等因素,建立了含有齿轮传动系统的高速列车刚柔耦合动力学模型。同时考虑了轨枕和轨下弹性,建立了轨道双层支撑模型。然后,介绍了轮轨周期性磨耗的特点,采用谐波函数法模拟了车轮多边形激励并利用MATLAB软件编程模拟了钢轨波磨激励。通过对齿轮传动系统内部啮合状态和齿轮箱体振动响应的时频分析,系统阐述和总结了不同速度下车轮多边形阶数和波深对齿轮传动系统的影响以及钢轨波磨波长和波深对齿轮传动系统的影响,并对比分析了车轮多边形激励和钢轨波磨激励对齿轮传动系统影响。同时还分析了轮轨周期性磨耗激励与箱体共振之间的关系,以及共振工况与非共振工况下轮轨周期性磨耗激励对齿轮传动系统的影响。最后,分析了车轮多边形激励和钢轨波磨激励共同作用即轮轨复合激励对齿轮传动系统的影响。通过时频响应分析,阐述和总结了轮轨复合激励作用下齿轮传动系统各参数随多边形阶数增加或波磨波长减小的变化规律,并与车轮多边形激励下、钢轨波磨激励下进行对比。研究结果表明:在轮轨周期性磨耗激励作用下,齿轮传动系统各参数与轮轨周期性磨耗的波深呈正相关;随车轮多边形阶数的增大或钢轨波磨波长的减小,齿轮传动系统各参数在轮轨周期性磨耗激励频率接近共振频率时增大,在远离共振频率时减小;同一速度和波深下,车轮多边形激励较钢轨波磨激励对齿轮传动系统的影响更大;而轮轨复合激励较车轮多边形激励、钢轨波磨激励对齿轮传动系统的影响更恶劣,主要体现为齿轮传动系统动态响应时域上均有明显提升且波动更加剧烈,频域上频率成分更加丰富。