Para estudiar las características dinámicas de los engranajes rectos con fallas por grietas, es esencial establecer con precisión el modelo de rigidez de engranaje. En este artículo, se establecieron el modelo de rigidez de engranaje variable en el tiempo (TVMS) y el modelo de relación de carga compartida (LSR) de los engranajes rectos mediante el método de energía potencial, y se verificó la corrección del modelo TVMS mediante KISSsoft. Se analizó la influencia de la profundidad de la grieta en el engranaje y el ángulo de la grieta sobre el TVMS y el LSR al introducir la grieta en el modelo TVMS. Se estableció el modelo dinámico de múltiples grados de libertad de los engranajes rectos con parámetros centralizados. Se discutieron las características en el dominio del tiempo de la vibración de diferentes sistemas de fallas por grietas, y se introdujeron indicadores estadísticos para evaluar cuantitativamente las fallas por grietas en los engranajes. Los resultados muestran que el TVMS disminuye debido a la propagación de la grieta, y el impacto de la vibración aumenta con la propagación de la grieta. La sensibilidad de la propagación de la profundidad de la grieta a las características de falla del engranaje es mayor que la de los ángulos de la grieta; los indicadores estadísticos pueden utilizarse para monitorear la propagación de las fallas por grietas tempranas. Los resultados de la investigación pueden proporcionar una referencia para el estudio de las características dinámicas de las cajas de engranajes y el diagnóstico de fallas.