定轴齿轮箱与行星齿轮箱作为齿轮传动系统的基本组成部分,其振动和噪声直接影响设备运行的可靠性。齿轮箱运行工况复杂多变,导致其振动响应信号中的故障特征往往被淹没而难以识别,因此研究各故障工况下不同轮系振动响应信号特征,对于设备健康状态监测和故障诊断具有重要的研究意义和应用价值。(1)基于LMS Virtual.lab动力学仿真软件,建立了齿轮箱刚柔耦合模型,设置轮齿齿根裂纹故障模型,齿轮啮合副通过CAD Contact Force模拟,并依靠其轮廓识别功能,产生与齿轮裂纹相应的内部激励,通过分析箱体固定测点的振动响应信号,得到轮系齿轮裂纹故障的振动响应信号特征。(2)建立含齿轮裂纹故障的定轴齿轮箱刚柔耦合模型,当齿轮裂纹深度较小时,振动响应频率成分与正常工况无明显区别,主要频率成分为啮合频率及其倍频;当裂纹深度增大到一定程度,产生了新的故障齿轮转频及其倍频调制箱体固有频率的共振调制边带,调制边带幅值大小和宽度与裂纹深度和轮系载荷大小成正比关系。(3)分别建立含齿根裂纹的太阳轮与行星轮的单级行星齿轮箱刚柔耦合模型,当裂纹深度较小时,振动响应信号阶次谱中阶次成分与正常工况无明显区别,主要阶次成分为各阶啮合频率阶次及其附近能被行星轮通过频率阶次整除的峰值阶次、微弱的行星架转频阶次和行星轮通过频率阶次调制峰值阶次的边带成分。当裂纹深度增大到一定程度,太阳轮裂纹工况下,振动响应阶次谱的峰值阶次附近出现新的以两倍太阳轮绝对转频阶次及其谐次为主的调制边带,共振带内出现了两组调制边带(以行星轮个数倍的太阳轮相对行星架的转频阶次为间隔),并形成了特征阶次间隔(间隔为太阳轮相对行星架的转频阶次与行星轮个数倍的行星架转频阶次之差);行星轮裂纹工况下,共振带内也出现了两组调制边带(间隔为行星轮相对行星架的转频阶次),并形成了特定的特征阶次间隔(间隔为行星轮绝对转频阶次与行星架转频阶次之差)。阶次谱中因故障特征阶次之间互相调制以及故障特征阶次再次调制行星架转频阶次和行星轮通过频率阶次,还有很多其他微弱阶次成分;调制边带幅值大小和宽度与裂纹深度和轮系载荷大小成正比关系。实验验证了仿真分析的正确性。