行星齿轮传动由于其具有体积小重量轻、输出扭矩大、速比大、运行平稳等优点被广泛应用于直升机、航天、汽车等产业的机械设备中。行星齿轮传动的振动噪声大小、稳定性及其安全性能是判断其所在主机设备性能好坏的决定性因素之一。随着机械高新技术的不断发展,对行星齿轮传动系统中齿轮运行的可靠性和振动性能要求也越来越高,因此,对齿轮啮合进行故障仿真,阐明行星齿轮传动系统在齿轮局部故障下的加速度振动响应、动态特征及其机理具有非常重要的意义。针对以上问题,该论文提出了一种球状化重叠点蚀故障下齿轮啮合刚度模型,并在此基础上构建了考虑时变摩擦激励的行星齿轮传动系统多自由度非线性故障动力学模型,然后通过实验对所建立的齿轮啮合模型和多自由度故障动力学模型进行了验证。其主要研究内容如下:（1）为了精确地表征重叠点蚀,建立了球状化重叠点蚀下齿轮啮合刚度模型,提出了基于分段常值函数积分的求解方法。将获得的啮合刚度引入行星齿轮传动系统动力学模型,求得局部故障下的行星齿轮传动系统振动信号。通过不同程度点蚀的仿真对比结果表明,所提啮合刚度模型比传统模型能更好地表征点蚀引起的刚度变化。（2）在齿轮正常运行状态下,齿轮啮合接触面间是必然存在摩擦激励的且摩擦系数具有时变性。在所提啮合刚度模型的基础上,构建了包含时变摩擦激励、时变啮合力、惯性力等影响因素的行星齿轮传动系统多自由度非线性故障动力学模型,计算了其在不同故障位置处和不同点蚀程度下的加速度动态响应,并通过对比分析表明了该模型的优势。（3）利用行星齿轮箱故障实验台,对行星齿轮传动系统多自由度非线性故障动力学模型进行了验证。结果表明,模型所得加速度振动信号与实测振动信号在时域和频域上均是相近的。同时,通过对比验证了所提出的啮合刚度模型及动力学模型在表征故障演化规律方面的有效性和先进性。总之,在行星齿轮传动系统局部故障动力学建模仿真方面,本文基于点蚀故障所提出的球状化重叠点蚀刚度模型以及含时变摩擦激励的多自由故障动力学模型能够获取与试验环境更为相近的加速度振动数据,更精准地对故障行星齿轮传动系统进行仿真分析,并为指导行星齿轮箱故障诊断以及实现其数字孪生提供支撑。