齿轮传动系统是现代工业中重要的动力和运动传递装置,它不仅传动效率高而且功率恒定,因此广泛的应用于各种机械装备中,在航空航海、电力设备、运输机械、切削机床、机械加工、矿物冶炼以及石油化工等行业中得到了广泛的应用。齿轮的振动特性直接影响传动系统的精度和传动效率,不良的振动会引起高、低频噪声,影响工作环境。随着各种应用齿轮传动系统的机械日益向着高速可靠性、高精度静音化的方向发展,对齿轮传动系统精密程度的要求也不断提高,因此,对齿轮传动系统振动噪声特性的研究显得越发重要。本文以齿轮动力学与结构声学为基础,以直齿圆柱齿轮箱作为研究对象,通过数值仿真分析方法,使用拉格朗日方程建立了齿轮-转子-轴承系统的动力学方程,来研究系统的稳态响应特性,利用有限元法分析箱体振动响应,并建立直齿圆柱齿轮箱箱体的声学边界元网格模型,分析了齿轮箱的振动噪声特性。通过建立直齿轮传动系统试验装置,对本文理论仿真的准确性进行了检验。本文主要的研究内容如下:（1）建立直齿轮-转子-轴承耦合系统的动力学分析模型,研究系统的非线性振动特性。在建立系统模型时综合考虑了齿轮啮合过程中齿侧间隙的不断变化,以及啮合过程中齿面摩擦力的周期性变化,啮合刚度与啮合阻尼的变化等因素。通过拉格朗日方程建立了动态激励作用下的直齿轮-转子-轴承系统的16自由度非线性弯扭耦合振动的动力学模型。使用Newmark-β算法对动力学微分方程进行了求解计算。研究了包括初始齿侧间隙、齿轮转速等参数对耦合系统振动特性的影响规律。（2）建立箱体模型,分析箱体受简谐激励时的稳态响应与噪声辐射。齿轮系统工作过程中,齿轮啮合以及偏心等引起的齿轮和齿轮轴的振动,该振动会通过齿轮轴传递到支撑轴承上,再经轴承、轴承座传递到箱体上,造成箱体的强烈振动,进而产生噪声。通过对直齿轮-转子-轴承系统动力学方程的求解,可以计算出支撑轴承的非线性力,将该非线性轴承力作为箱体振动的激振力,通过谐响应分析,得到箱体在该激振力作用下箱体表面单元的振动速度。然后建立箱体的声学边界元模型,利用前面求得的箱体表面单元的振动速度计算得到箱体的声辐射特性。（3）通过直齿圆柱齿轮箱实验台,对动力学与声学仿真结果的准确性进行检验。根据理论仿真模型相同的尺寸大小,搭建了直齿圆柱齿轮箱的振动噪声实验台,从动力学与声学两方面进行了实验研究。通过采集输入、输出端转轴的振动位移数据,将数据处理后与仿真结果进行了对比。通过声学信号采集设备,测量了箱体周围的声压信号,将实验数据处理后与仿真的声压级频响函数进行了比较,两者十分相似,齿轮对的啮合频率及其倍频处声压级曲线出现大小不同的峰值。排除加工误差、装配误差以及背景噪音的影响,实验结果较好的验证了理论仿真的准确性。