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齿轮传动系统是机械和工业装备中最重要和必不可少的部件。由于其本身结构复杂，所处的工作强度和环境比较恶劣，很容易出现重大故障和损害，造成巨大的损失。因此，对齿轮传动系统故障特征的研究，无论从经济利益和安全方面考虑，对大型装备的故障特征提取与诊断有着重要的价值和理论工程意义。 随着新型软件的开发和使用，利用虚拟样机技术进行故障仿真分析研究成为一个前沿的课题。本文以带有齿面损伤的齿轮传动系统为研究对象，建立刚柔耦合虚拟样机模型，对其进行仿真，并分析研究箱体上的振动信号，将仿真值和理论计算值进行对比，得出的结果基本一致，从而验证了所建立模型的准确性，为获得正常及故障齿轮传动系统的动力学响应特征提供了一种新思路。本论文的主要研究内容如下: (1)利用三维建模软件SOLIDWORKS，创建了齿轮传动系统的三维实体模型，为了便于研究，对模型的相关部件做出相应的简化改进，并对机械系统动力学理论、动力学方程的建立和求解进行详细说明。 (2)借助于SOLIDWORKS与ADAMS的数据转换接口，将齿轮传动系统的三维实体模型导入到ADAMS，在ADAMS中生成齿轮传动系统的多刚体模型，利用有限元分析软件ANSYS将模型中的相应部件进行柔性化，生成MNF中性文件，并替换多刚体模型中的相应部件，对模型施加初始条件、边界等约束，并施加负载和驱动，进而建立了齿轮传动系统的刚柔耦合虚拟样机模型。 (3)针对齿轮传动系统的不同故障形式，应用刚柔耦合模型进行断齿、裂纹和正常运转三种工况下的仿真，并提取模型所产生的信号。通过对模型的啮合力进行分析，对所见模型的准确性进行验证，并与接触力的理论值以及有限元解进行对比。 (4)将提取出来的齿轮传动系统的振动信号进行分析，将结果与理论值以及实验值进行对比，显示实验数据与仿真结果基本一致，进而充分验证了本文所建虚拟样机模型的可信性和准确性。