本文以齿轮传动系统为研究对象,对齿轮体和传动系统的分析方法进行了深入研究,结合齿轮的实际工作状况,建立了齿轮结构的弹性体动力学模型,进行了弹性动力学分析;考虑了弹性支撑轴对齿轮体振动的影响,将其处理为弹性支撑,并在弹性边界条件下,考虑了弹性圆盘对齿轮啮合齿响应的影响,建立了齿轮支撑系统的动力模型和响应计算模型,研究了齿轮支撑系统的固有特性,求解了啮合齿的动力学响应,这对齿轮的动态设计和齿轮传动系统的精确动力分析具有重要意义。 对故障齿轮系统的动力特性进行了深入探讨,分析了裂纹故障发生后齿轮传动啮合刚度的变化,对故障齿轮系统进行了理论研究;采用有限元数值分析ANSYS软件对故障齿轮进行了仿真模拟和计算,并与理论研究进行了对比分析,验证了理论分析结果的可靠性。并仿真模拟了不同大小和不同类型的故障对齿轮体及传动系统的动力特性的影响,给出了一些有价值的结论;建立了故障齿轮传动系统的数学模型,研究了故障齿轮传动系统的动力特性的变化。这些对有效地进行齿轮系统故障诊断提供了重要理论依据,并对故障系统的监测和诊断有着重要价值。 本文对不同类型和不同大小的故障齿轮进行了结构试验和系统试验,实验测试了故障齿轮体和故障齿轮传动系统的振动信号,得到了结构和系统的动力特性,将得到的结果和理论分析以及仿真结果进行了对比分析,从而验证了理论分析和仿真结果的正确性。最后本文建立了齿轮齿根出现裂纹时齿轮体的结构寿命计算模型,进行了寿命分析计算,给出了不同大小裂纹发生后剩余寿命计算公式,这对预测故障出现后系统的未来寿命有着指导意义。