齿轮传动系统因具有传动精度高、适用范围广、传动效率高、结构紧凑等优点被广泛应用于多种机械装备。然而,由于齿轮传统系统的工作环境恶劣,齿轮副、支承滚动轴承等关键部件容易未达到设计寿命就出现故障,从而引发齿轮传动系统失效,严重影响机械装备的安全性与平稳性。虽然已有大量诊断方法应用于齿轮传动系统故障识别,但这些多用于处理齿轮传动系统振动信号,以此判断齿轮传动系统关键部件的运行状况。由于齿轮传动系统结构复杂,存在众多接触界面,齿轮副、支承滚动轴承等关键部件产生的振动信号频率混杂,无疑给齿轮传动系统故障的精确识别带来了一定难度,急需进行齿轮传动系统故障机理研究给予辅助,尤其是部件故障对齿轮传动系统振动特性的影响规律。因此,本文针对齿根裂纹和支承滚动轴承局部故障等典型故障对齿轮传动系统振动特性的影响规律进行研究,具体内容如下:(1)采用能量法计算赫兹接触刚度、弯曲刚度、剪切刚度、径向压缩刚度和基体柔性变形刚度,综合形成齿轮副时变啮合刚度,与集中质量法和拉格朗日方程相结合建立齿轮副8自由度动力学模型,齿根裂纹故障通过弯曲刚度和剪切刚度引入齿轮副动力学模型,形成含齿根裂纹齿轮副振动特性分析方法,深入分析裂纹深度、展角等齿根裂纹关键参数对齿轮副时变啮合刚度及主动轮竖直方向位移时域频域特征的影响规律,获得含齿根裂纹齿轮副振动特性的变化规律。(2)以赫兹接触理论和拉格朗日方程为基础,采用集中质量法构建滚动轴承5自由度动力学模型,外滚道、内滚道、滚动体等轴承部件局部故障通过接触变形引入轴承动力学模型,形成滚动轴承局部故障振动特性分析方法,深入分析部件单点故障及复合故障对轴承外圈竖直方向速度时域频域特征的影响规律,揭示滚动轴承局部故障振动特性的变化规律。(3)综合已建立的齿轮副和滚动轴承动力学模型,通过内圈和主动轮及从动轮的位移和速度传递将二者链接,构建完成齿轮传动系统36自由度动力学模型,形成齿轮传动系统典型故障振动分析方法,对比齿根裂纹齿轮副和滚动轴承局部故障的已有分析结果,深入分析齿根裂纹、轴承局部故障等典型故障对齿轮传动系统支承轴承外圈竖直方向速度时域频域特性的影响规律,揭示齿轮传动系统典型故障振动特性的变化规律,为齿轮传动系统故障精确识别和诊断提供理论基础。