采用虚拟样机技术,以实验台太阳轮正常、裂纹、断齿情况下的单级行星齿轮箱为参考对象,分别建立其刚柔耦合模型并进行动力学仿真,通过对比仿真结果与实验结果来验证仿真模型的正确性。模型验证成功之后,系统地仿真并研究了太阳轮不同程度裂纹、不同程度断齿、裂纹与断齿混合故障条件下行星齿轮箱的振动特性。具体工作内容如下。(1)应用Adams软件建立了可从箱体表面提取振动加速度信号的行星齿轮箱刚柔耦合仿真模型。通过构造一种新参数“转速—传动比相对误差向量的模”来选取仿真模型的接触参数,并且应用MD图判断了仿真模型的运动学性能。最后,通过对比仿真与实验信号的频谱图,验证了行星齿轮箱刚柔耦合仿真模型的正确性。(2)以实验台行星齿轮箱太阳轮裂纹故障为研究对象,基于Adams建立并仿真计算了与实验台太阳轮裂纹故障程度相同的故障模型及太阳轮不同程度裂纹故障模型。提出了边频带频率结构相似度γ指标,并应用此指标对太阳轮裂纹故障模型进行验证,通过比较仿真信号与实验信号,得到γ=64.5%﹥50.0%,从而验证了裂纹故障仿真模型的有效性。最后,研究了不同程度裂纹故障的时域、频域振动特性,并在时域振动特性基础上分析总结了各时域指标随裂纹故障程度变化的规律。(3)基于实验台行星齿轮箱太阳轮的断裂形式,建立并仿真计算了与实验台太阳轮断齿程度相同的故障模型及太阳轮不同程度断齿的故障模型。在太阳轮断齿故障模型验证方面,对比仿真信号和实验信号,得到γ=77.1%﹥50.0%,验证了断齿故障仿真模型的有效性。对不同程度断齿故障的振动特性进行了研究,获得了不同程度断齿故障下的时域与频域振动特性,并归纳了各时域指标随断齿故障程度变化的规律。(4)基于太阳轮的90.0%裂纹故障模型与不同程度的断齿故障模型,建立了6种裂纹与断齿混合的故障模型,并依次命名为模型1至模型6。对这6种混合故障模型进行了动力学仿真计算,得到下述结论:1)混合故障模型的振动加速度最大幅值随着模型号的增加而增加。2)分析总结了各时域指标随模型1至模型6变化的规律。3)啮合频率处的幅值随着模型号的增加而增加。轮齿在已有90.0%裂纹故障故障条件下,轮齿折断一半和全折断时对系统的影响较大。