齿轮传动具有体积小、传动功率和传动效率高、承载能力强、传动比稳定、工作性能平稳可靠等优点,广泛应用于汽车、船舶、航空航天、风力发电、农业机械、工程机械等各种领域。但是,由于齿轮系统常常在高速、高温、重载等恶劣条件下工作,再加上其内部结构和激励的复杂性,在运行时常会出现点蚀、剥落、裂纹等局部故障。特别是一些如轮齿表面裂纹的早期失效,如果不能及时检测,故障程度会进一步加深,加剧齿轮系统的振动和噪声,降低传动系统的精度和平稳性,加速整个传动系统的失效,造成严重后果。故障的产生会影响齿轮的啮合刚度进而影响齿轮系统的动态响应。然而,目前关于轮齿表面裂纹啮合刚度和响应特性的研究不足,还不能有效地对该故障引起的齿轮系统的变化进行判断和识别。因此,迫切需要适当的方法来研究轮齿表面裂纹故障对啮合刚度和齿轮系统动态响应的影响,丰富齿轮系统早期故障诊断内容,具有重要的学术和工程意义。本文针对齿轮常出现的轮齿表面裂纹故障问题,从故障啮合刚度激励入手,围绕轮齿表面裂纹故障时变啮合刚度计算方法以及轮齿表面裂纹对齿轮系统动态响应的影响等问题开展研究工作。论文主要研究工作包括:（1）针对轮齿表面裂纹啮合刚度激励计算问题,基于悬臂梁理论,采用能量法,考虑齿轮基体刚度的影响,建立了轮齿表面裂纹啮合刚度解析计算模型。揭示了轮齿表面裂纹沿不同方向扩展时以及裂纹故障位置变化时齿轮啮合刚度的演变规律,得到了同尺寸齿面剥落故障与表面裂纹故障啮合刚度之间的关系。（2）针对轮齿表面裂纹对齿轮系统动态响应影响计算问题,基于本文所提出的轮齿表面裂纹刚度计算模型,采用集中质量法,建立了考虑轮齿表面裂纹故障的齿轮系统动力学模型。获得了轮齿表面裂纹扩展时以及工况变化时齿轮系统的动态传递误差以及振动特征,为轮齿表面裂纹故障诊断奠定了理论基础。（3）针对齿轮箱故障诊断信号测量方法的选择问题,综合分析了齿轮系统出现轮齿表面裂纹故障时动态传递误差和加速度之间的差异以及利用各种传感器来测量系统动态传递误差和加速度的方法的优劣。给出了合适的齿轮箱系统故障诊断测量方法的选择办法,进一步提高测量的准确性。（4）将本文所提出的轮齿表面裂纹啮合刚度计算模型应用于贯穿齿面的齿根裂纹,并将计算所得的啮合刚度结果以及系统的动态响应结果与其他文献结果进行了对比分析,结果吻合良好,验证了本文理论模型的正确性。