齿轮及其传动装置是高端智能装备的核心基础零部件,在新能源汽车、航空航天等重大领域中应用广泛。直齿轮传动是其中使用最为普遍的一种传动形式。相较于普通直齿轮,大重合度齿轮具有承载能力高、传动平稳、声振品质好的优点。然而受复杂的工作环境、服役时间的增长等诸多因素的影响往往使大重合度齿轮等关键部件出现故障,严重影响机械设备的正常运行和安全问题。因此,对大重合度齿轮进行状态监测与故障诊断研究具有重要的意义。齿面剥落是大重合度齿轮闭式传动过程中的主要故障形式。通过调研国内外研究现状,发现在大重合度齿轮的状态监测与故障诊断的研究中,存在齿面剥落故障机理不清、剥落故障特征提取困难的问题。因此,本文从动力学角度出发,围绕时变啮合刚度的计算、剥落齿轮的动力学特性、故障程度与振动响应之间映射关系以及故障动力学模型与信号处理相结合等方面,探讨大重合度齿轮的齿面剥落故障机理,分析在强噪声背景下齿面剥落故障特征信息的提取,以期为大重合度齿轮服役安全性、可靠性以及延长服役寿命等方面起到积极的作用。本文的主要研究内容包括:（1）考虑包括齿根过渡曲线与变位在内的精确齿形、齿间载荷分配、相邻齿的结构耦合效应、间隔齿的结构耦合效应以及非线性接触刚度等因素的影响,基于最小势能法原理建立了一种大重合度齿轮时变啮合刚度计算的修正解析模型。（2）针对经典的矩形剥落几何模型未充分考虑齿面剥落轮廓的形状以及剥落凹坑底部弯曲的特点,建立了弯底规则剥落的传统几何模型（椭球剥落）和弯底不规则剥落的分形几何模型（不规则剥落）,并以此为基础推导了剥落故障模式下大重合度齿轮时变啮合刚度计算的解析模型。（3）建立了包含齿轮啮合刚度、齿面摩擦力及齿侧间隙等参数在内的大重合度齿轮副扭转动力学模型,分析了在同一齿面剥落轮廓尺寸下,不同剥落类型对啮合刚度的影响以及大重合度齿轮系统在不同剥落类型下随转速和齿侧间隙变化的分岔特性,探讨了不同剥落类型对系统动态响应影响的差异性。（4）考虑不同剥落程度下齿轮啮合刚度、分形齿侧间隙、弹流润滑下的时变摩擦系数等因素的影响,建立了大重合度齿轮-转子-轴承-箱体耦合动力学模型,分析了不同齿面剥落故障程度下系统的振动特性,探究剥落程度与振动响应之间的映射关系。最后开展了剥落故障模式下大重合度齿轮箱振动响应特征验证试验。（5）针对低频的齿面剥落故障特征信号易受噪声的干扰而导致故障脉冲难以提取以及变分模态分解（VMD）和最大相关峭度解卷积（MCKD）参数须依靠人工经验选择的问题,基于麻雀搜索算法（SSA）,提出了一种参数自适应的齿面剥落故障特征提取方法。采用剥落故障模式下通过齿轮动力学模型获得的振动信号为样本,开展了通过SSA-VMD-MCKD方法提取多源信号中故障特征信息的研究。搭建齿面剥落故障模拟试验台,对试验振动信号进行分析,验证了所提算法的正确性。