齿轮传动系统广泛运用于动力和运动传递装置，如航空、汽车、船舶、风电、铁路等工业领域。齿轮传动系统的振动、噪音及传递动力平稳性研究成为一个关键、热点问题。本文建立了考虑非线性Hertz接触阻尼的直齿圆柱齿轮传动系统动力学模型，该模型同时包含间隙、时变刚度、静态传递误差等非线性因素。基于数值仿真算法对比分析非线性Hertz接触阻尼模型(NSD)与广泛使用的Kelvin-Voigt模型(KV)的动力学响应，并研究不同的恢复阻尼系数模型及NSD模型非线性动力学响应。本文将静态传递误差激励与轮齿侧隙耦合，得到的非线性动力学响应可以直观地与实验传递误差响应进行对比。主要研究内容为:　　(1)以直齿圆柱齿轮为研究对象，建立包含真实时变啮合刚度、真实误差激励、齿侧间隙、非线性冲击阻尼的齿轮传动系统动力学模型，区分系统在不同相对位移情况下系统出现冲击的三种情形，接触力的计算，迟滞阻尼效应和冲击过程中能量损耗，对动力学方程进行量纲一化处理得到系统运动微分方程。　　(2)针对所建立的含非线性Hertz接触阻尼的齿轮动力学模型，在该模型的基础上进行简化得到经典的KV齿轮动力学模型。运用龙格-库塔数值法求解系统时域响应、频域响应、分岔和混沌响应。在重载条件下，两种系统都比较稳定，系统响应以单周期解为主。随着系统参数的变化，齿轮传动系统中出现倍周期分岔现象。系统稳定性随着载荷的降低也随之降低，容易出现混沌。在低速条件下，两种接触力模型的动力学响应不存在差异。在高速条件下，KV模型的周期性窗口比NSD模型的周期性窗口小。　　(3)轮齿接触过程中能量损耗通常表述为阻尼耗散的形式。本文针对现有研究中出现的五种不同的恢复系数函数，分析采用不同恢复系数函数的齿轮动力学模型的时域响应曲线、接触力响应曲线和频谱图随参数变化的响应特征，给出了转速对系统动力学响应的影响规律，得到随系统参数变化的分岔响应曲线。　　(4)将静态传递误差按照定义表示成位移激励，避免轴频分量被忽略。研究表明，系统响应以轴频分量为主，并出现倍频响应。在低速条件下，系统出现啸叫。随着载荷的增加，系统响应幅值降低，并随转速的增加也相应降低。　　(5)基于LMS测试系统，对测试数据进行分析得到系统动态传递误差曲线和频谱图，与理论分析结果吻合，验证了理论分析的正确性。