为了研究数控刀架中动力齿轮传动系统运行的平稳状况，建立了考虑时变刚度、齿侧间隙的多级齿轮系统非线性动力学模型，并对方程组进行无量纲化处理。对时变啮合刚度进行了较精确的求解，并考虑了变位系数对刚度值的影响。将齿侧间隙引起的分段位移函数等效简化成一个含双曲正切的表达式，避免了迭代过程中的判断问题。采用4阶Runge Kutta法对方程进行Matlab编程求解，分析了刚度展开项波动幅值、载荷力矩以及侧隙对响应的影响。通过分析可知：较小的刚度展开项波动幅值对系统的平稳性有利；重载下的系统发生跳跃现象的临界转速变大，而工作转速通常低于临界转速，从而提高了运转的平稳性；侧隙较小时易产生双边冲击，产生较大噪音。