变速箱齿轮在传动过程中,由于摩擦、齿侧间隙和时变啮合刚度等非线性因素的存在,齿轮系统表现出复杂的动力学响应特征,从而对变速箱的工作性能产生很大影响,而且由于变速箱齿轮经常处于高转速、高负荷状态,其产生的热量不容忽视,热变形会导致齿轮的动力学特性也发生改变。本文基于齿轮非线性动力学基本理论,对考虑摩擦和热变形的直齿轮传动系统进行了建模分析。在分析齿轮啮合过程的基础上,对齿面摩擦形成的机理进行了研究,推导得到了啮合过程中摩擦力的表达式,利用集中质量法建立起计及摩擦、齿侧间隙、时变啮合刚度和齿轮重合度的直齿轮传动系统动力学模型,并基于机械热变形基本理论研究了温度效应对于齿轮啮合过程的影响,将温度效应考虑进齿轮动力学模型中,建立起计入温度效应的直齿轮系统动力学模型。应用四五阶变步长龙格库塔方法对系统运动微分方程进行数值求解,通过时间历程图、频谱图、Poincare截面图、相图和轮齿间动态作用力图来分析系统的传递误差和运动形态随系统参数的变化规律。分析结果表明：转矩波动频率和齿侧间隙对系统传动精度影响很大,摩擦因数和温度在外激励频率比较高时对系统的影响才表现的比较明显。将系统动力学响应分析与工程实践中所关心的敲击振动和传动效率联系起来,引入敲击振动指标和摩擦功耗,分析其随系统参数的变化规律,并研究各个参数之间的耦合关系。分析结果表明：摩擦因数、转矩波动频率对于敲击振动和摩擦功耗都有影响,齿侧间隙对于敲击振动和摩擦功耗的影响根据摩擦因数的取值不同而不同,温度对于敲击振动有影响,然而对于摩擦功耗影响很小。所以为了改善敲击振动情况和降低摩擦功耗,可以选择较小的摩擦因数和较低的转矩波动频率,而间隙的选取要适当,工作环境温度的控制并不是关键要素。