高速列车齿轮箱是传递驱动扭矩的关键零部件,而随着车辆运行速度的不断提高,外部激扰不断增加,其工作环境也日趋恶劣,对齿轮箱结构动力学性能和疲劳强度产生了更大挑战。近年来,以齿轮箱体裂纹为代表的故障高发,而其故障特征又体现出与车轮失圆的潜在联系,这不断引发学者们对二者联系的思考与猜测,对此急需进行论证和深入研究。同时在高速列车发展的新需求下,齿轮箱的运用和维护问题也急需相关研究的理论支撑与建议。在此背景之下,考虑车轮失圆工况,针对齿轮箱的振动特性与疲劳强度的相关研究具有重要的现实意义。本文从这一角度出发,以齿轮传动系统和齿轮箱体组成的高速列车齿轮箱动力学系统为研究对象,进行了如下研究:首先,基于某型高速动车组的相关参数,利用SIMPACK和ANSYS联合建立了包含改进的弯-扭-轴-摆齿轮传动系统模型和齿轮箱实体有限元模型在内的整车刚柔耦合动力学模型。其次,对车轮多边形统计规律进行分析,对仿真中的车轮多边形和车轮扁疤工况的设置进行了分析和确定,并分别利用谐波函数法和半径差法对多边形车轮和扁疤车轮进行建模。再次,利用刚柔耦合的整车动力学模型,设置计算工况包含车辆正常运行、车轮多边形工况和车轮扁疤工况,对齿轮传动系统的啮合传递误差、啮合刚度等动力学参数进行了分析,并对齿轮啮合接触强度进行校核。得出了相应的结论。然后,对齿轮箱体进行模态分析,利用ANSYS和SIMPACK联合仿真,并结合线路试验和台架试验对齿轮箱体进行振动特性和动应力分析,深入研究了齿轮箱体共振与车轮失圆之间的关系,并对齿轮箱体进行强度分析,确定危险点,进而进行强度校核。对不同的齿轮箱体进行动力学和强度的对比分析。得出了一系列结论。最后,基于疲劳寿命分析理论,从动力学仿真结果出发,进行载荷谱统计与分析,结合齿轮箱体材料的S-N曲线,对不同工况下的齿轮箱体寿命进行演算。通过最小二乘法对疲劳寿命曲线进行拟合,提出了从车轮失圆到齿轮箱体预测寿命的一步式预测模型,从而为高速列车齿轮箱部件的运用维修决策提供参考与建议。