齿轮传动是重要且应用广泛的机械传动方式。齿面剥落失效是齿轮传动常见故障，失效的产生将严重影响机械传动系统的可靠运行、安全性，影响设备性能或甚至造成严重安全后果。预防齿轮失效产生造成的安全事故成为重点，因此有必要开展齿轮故障的振动机理与响应特征研究工作。然而，齿轮系统运动参量、零部件相互、不同影响因素的强耦合、非线性特征，加之工作环境的恶劣性导致齿轮传动系统激励较为复杂：不仅动力装置和载荷工况存在形式多样性特点，且存在原动机或负载方面产生的外部复杂激励的影响，且同时存在时变啮合刚度、齿轮传动误差等故障所引起的多种内部激励等，这就造成了齿轮故障振动机理与特征辨识的极大困难，严重阻碍了齿轮故障振动机理和特征辨识相关理论的研究。因此开展齿轮故障的齿轮系统动态激励及振动机理理论与实验研究，则具有重要的理论和应用工程价值。　　在分析直齿圆柱齿轮啮合刚度算法的基础上，论文对齿面剥落对啮合刚度的影响进行了研究，考虑齿面剥落导致的边缘接触对时变啮合刚度的影响因素，推导了复合接触刚度算法，并建立了考虑边缘接触的时变啮合刚度计算模型。分析了齿面剥落的不同程度扩展对时变啮合刚度的影响，获得了考虑边缘接触影响的齿轮啮合刚度的突变特性。建立了6自由度圆柱直齿轮系统动力学模型，对齿轮传动系统进行动态响应信号仿真计算分析，获取了齿面剥落在各工况下对齿轮系统的动态响应特性的影响。同时通过轮齿表面剥落故障实验，验证了轮齿表面剥落故障动力学模型的正确性。　　本文针对齿面剥落故障的齿轮系统动态激励及系统响应动态特性进行，主要的研究内容如下：　　①针对齿面剥落边缘接触对时变啮合刚度影响的问题，分析了含有齿面剥落齿对接触过程，提出了复合接触刚度新算法，同时建立了接触刚度计算的有限元模型，计算了不同齿面剥落的齿轮啮合接触刚度并与新算法计算结果进行了比较，验证了新算法的正确性。　　②考虑边缘接触因素，计算了边缘接触刚度的时变啮合刚度，并分析了齿面剥落在宽度、长度和深度三个方向扩展对时变啮合刚度的影响，解明了考虑边缘接触影响的齿轮啮合刚度的突变特性。　　③建立了单级6自由度圆柱直齿轮系统动力学模型，利用龙格-库塔法求解，计算了不同工况下正常齿轮和齿面剥落齿轮的的动态响应信号，并结合信号时域和频域分析，分析了动态响应仿真结果，获得了故障与动态响应之间的特性。同时比较分析了考虑边缘接触刚度算法与传统刚度算法的计算结果，验证了其优越性。　　④搭建了轮齿表面剥落故障实验台，开展了剥落扩展、转速变化和负载变化三方面影响系统动态响应测试实验。并结合信号时域和频域分析方法以及时域统计方法分析了动态响应实验信号，获取了动态响应特性。将实验结果与仿真结果进行了对比分析，实现了对动力学模型的正确性验证。