现代铁路的迅速发展,对铁路机车的整体性能要求越来越高,同时对齿轮传动系统的动态性能以及安全性能提出了更高的要求。由于机车齿轮传动箱是机车牵引电机与机车轮对的传动桥梁,其传动性能的好坏直接影响机车的运行性能。为了减小机车高速运行时的惯性力,增加齿轮箱传动的平稳性,本文针对机车辐板式齿轮传动,研究一种时变啮合刚度准确计算方法,并利用多目标优化方法对齿轮结构进行优化,以达到在有效降低齿轮传动质量的情况下保证机车运行的稳定性。论文的主要研究内容有:1、针对机车辐板式直齿圆柱齿轮传动,提出一种基于应变能原理的啮合刚度计算方法,分析了辐板和轮缘厚度、辐板孔径和孔数对啮合刚度的影响,获得了辐板式直齿圆柱齿轮的啮合刚度变化规律;2、利用集中质量法,结合本文啮合刚度计算方法建立了考虑时变啮合刚度、齿轮侧隙的直齿圆柱齿轮传动动力学模型,运用四阶Runge-Kutta法对三自由度直齿圆柱齿轮传动系统进行了求解,通过数值计算方法分析了系统的分岔图、相图、庞加莱映射等,对影响机车辐板式齿轮传动系统动力学行为的结构参数进行分析研究;3、根据结构参数对齿轮动力学特性的作用,利用多目标遗传算法,以啮合刚度波动因子和辐板式大齿轮质量最小为目标对辐板式齿轮结构进行了优化,比较分析了优化前后机车辐板式直齿圆柱齿轮传动在不同运行速度下的频域响应特性。研究结果表明:本文提出的啮合刚度计算方法可以比较准确地计算辐板式直齿圆柱齿轮的啮合刚度,辐板结构参数改变能够引起齿轮啮合刚度的大幅变化;通过对机车辐板式齿轮的优化,能够在减小机车齿轮传动系统质量的情况下,缩减齿轮传动系统的动态误差,使齿轮系统具有更好的传动稳定性。