人字齿行星齿轮传动因其结构紧凑、承载能力强、传动平稳等优点,被广泛应用于航空、舰船和汽车等高速重载的场合。然而,由于其结构复杂、性能影响因素众多,在应用中仍面临诸多技术难点亟待解决。本文针对人字齿行星齿轮传动系统的振动和噪声控制问题,进行了静力学接触分析和动力学响应预测的研究,以期完善基础理论并推动实际应用。为提高齿面接触分析精度,在利用范成法得到齿廓方程的基础上,直接由节点至单元生成三维斜齿轮有限元模型。提出了六面体网格分级剖分方法,对接触区域内的网格进行了局部细化,并将插值齿面节点向理论齿面映射,实现了三维斜齿轮有限元精细化建模,为系统动力学参数计算奠定了基础。将齿面接触分析和精细化有限元建模相结合,解决了修形齿面接触分析中的刚体位移导致的收敛问题,实现了含误差和修形的高精度齿轮有限元接触分析参数化建模,以探索齿面微观修形优化和啮合刚度计算等接触分析问题。以传动误差最小为目标进行了齿面修形优化,确定了齿面修形参数。分析了齿面修形对齿轮接触分析结果的影响,得到了修形齿轮的传动误差和时变啮合刚度,为动力学分析提供了准确可靠的激励参数。为了对系统动力学特性进行分析,根据人字齿行星齿轮传动的结构和受力特点,考虑每个构件6个方向的自由度,建立了弯-扭-轴-摆耦合时变非线性动力学模型。该模型计入了时变啮合刚度、啮合阻尼、传动误差、支撑刚度、陀螺效应和齿侧间隙,并考虑了啮合相位、偏心误差、齿形误差、齿廓修形、交错角和交错角误差等内外参数激励的影响,更贴近工程实际。通过对人字齿行星齿轮传动系统的固有特性及其参数敏感性的研究,预测了系统的固有频率和模态振型,并将其归纳为扭转振动模式、摆动振动模式、轴向振动模式和内齿圈振动模式。固有特性的参数敏感性分析发现,随着轴承支撑刚度和啮合刚度增加,系统固有频率升高,不同阶次固有频率的模态跃迁点呈现出分组现象,根据模态跃迁规律给出了轴承支撑刚度选择范围的建议,并揭示了陀螺效应使系统低阶固有频率降低的现象。对影响系统动态响应特性的设计参数和制造误差等进行了参数敏感性分析。结果表明,随着制造误差的增大,系统受载不平衡性逐渐增大,齿面啮合力激增,而齿面修形可以有效改善齿轮的啮合性能,降低系统振动。对含误差的人字齿行星齿轮传动系统浮动均载特性分析表明,太阳轮全浮动、行星轮轴向浮动的安装方式,有利于补偿系统误差引起的载荷不平衡。为验证系统动力学理论模型的准确性,搭建了人字齿轮行星传动系统动力学特性验证平台。将三轴振动加速度计直接安装到活动构件上,通过多级滑环防缠绕设计实现了振动数据实时传输。开发了基于Labview的多通道数据同步采集系统,实现了数据的同步时钟采样。通过与理论仿真模型的对比分析,验证了动力学模型的准确性。本文将齿轮接触分析和精细化有限元模型结合,探索了变啮合刚度计算和齿面微观修形优化问题。建立了人字齿行星齿轮系统时变非线性动力学模型,考虑了设计参数和制造误差的影响,对系统动力学特性进行了理论分析和实验探索,研究结果完善了人字齿行星齿轮系统动力学分析理论,具有重要的理论意义和工程实用价值。