齿轮传动系统是铁路车辆机械系统的关键部分，由于长期工作在恶劣环境下，铁路车辆的齿轮系统容易损坏。为了提高齿轮系统的安全性和可靠性，降低齿轮传动系统的振动和噪声，以某型号动车组齿轮传动系统为研究对象建立了3自由度单级齿轮非线性时变扭转振动模型，其中考虑了动态侧隙、时变刚度和传动误差等因素的影响，非线性动力学方程由Runge-Kutta法求解。给定激励，通过比较不同转速下的时域响应曲线分析了列车运行速度对齿轮系统振动响应的影响，借助相平面图、Poincaré图和频谱图分析了动态侧隙对齿轮系统振动响应的影响，通过改变轴的刚度和阻尼、齿轮的碰撞接触刚度分析了不同因素下系统振动响应的变化。本文丰富了铁路车辆齿轮传动方面的研究，为提高齿轮系统的安全性和使用寿命、降低振动和噪声提供了优化方向，为实际设计铁路车辆齿轮系统提供了重要理论参考。