齿轮传动系统作为机械传动的核心可靠传动方式,有着无可替代的作用。齿轮传动的可靠性和振动特性直接影响着机器整体的噪声和寿命,当齿轮产生裂纹或者剥落故障时,如果未能及时发现可能会存在较大的安全隐患,所以对其开展故障建模、故障机理及故障诊断研究具有非常重要的工程实际意义。本文以直齿轮为研究对象,考虑延长啮合、基体修正等因素影响,建立了空间非穿透裂纹模型。在此基础上,针对斜齿轮副,建立了考虑空间裂纹和剥落的时变啮合刚度计算模型,分析了不同裂纹形式和剥落形式对斜齿轮啮合特性的影响。最后,建立了分布式斜齿轮传动系统动力学模型,分析裂纹和剥落故障对系统振动特性的影响规律。论文的主要研究内容如下:（1）考虑了延长啮合效应,并对齿轮的基体进行修正,建立了包含空间非穿透裂纹的解析时变啮合刚度计算模型。与此同时,建立了含有空间非穿透裂纹的有限元模型,验证解析模型的有效性,进而分析了初始裂纹深度、裂纹轴向长度、截止裂纹深度以及沿着齿高方向的裂纹高度等对齿轮的等效应力、位移和接触压力的影响。（2）基于切片理论和能量法,提出了一种高效的斜齿轮时变啮合刚度解析模型,并通过和其他文献上所提出的模型及有限元模型对比,验证了本文所建模型的有效性。考虑到斜齿轮受力状况的影响,斜齿轮的裂纹往往沿着啮合线方向进行扩展,故需采用空间裂纹来模拟斜齿轮的真实裂纹。本文通过建立含空间裂纹的斜齿轮副解析模型,分析了含裂纹斜齿轮副的啮合特性,讨论了裂纹对齿轮的时变啮合刚度、接触应力和齿根弯曲应力等的影响,并基于ANSYS软件建立了相应的有限元模型,验证了解析模型的有效性。（3）基于切片理论,建立了含有剥落故障的斜齿轮啮合刚度计算解析模型,分析了单一剥落的宽度、剥落长度、剥落的轴向位置和剥落齿向位置对齿轮副时变啮合刚度的影响及多剥落对斜齿轮副时变啮合刚度的影响,并且建立了相应的有限元模型验证了解析模型的有效性。同时考虑剥落故障对斜齿轮的接触应力和齿根弯曲应力的影响,从应力方面评估剥落故障对齿轮承载能力的影响。（4）建立了分布式斜齿轮传动系统模型,综合考虑轴和轴承的影响,将含有裂纹及剥落故障的斜齿轮时变啮合刚度导入到系统动力学模型中,通过时域图、频域图、Hilbert瞬时能量等分析了斜齿轮裂纹和剥落故障对系统振动特性的影响,揭示了故障和系统振动响应之间的映射关系。