随着中国航空航天科技的发展,空间机械臂作为太空环境中配合航天员展开工作的核心装备,急需对其展开研究。传动关节作为空间机械臂的核心部件,其运动精度与稳定性对完成太空作业的影响尤为明显。行星齿轮机构作为传动关节的重要组成部分,其运动的稳定性直接影响着机械臂的工作精度。因此,本课题以某空间机械臂上的行星齿轮传动系统为对象,完成对传动机构的三维建模、动力学建模、数值求解及动态特性分析等工作。本文的主要研究内容如下:（1）在查阅国内外相关文献的基础上,分析行星齿轮传动系统非线性动力学的研究现状及其最新进展,总结了空间机械臂中行星齿轮传动机构研究的成果与不足。根据空间机械臂行星齿轮传动机构相关参数,对总体传动机构进行三维建模,为模态分析提供基础,并计算其总传动比。（2）分析了系统传动误差的四个主要因素:啮合刚度、综合啮合误差、齿侧间隙及啮合阻尼,在此基础上选用质量集中法建立行星齿轮传动系统的非线性动力学模型。借助5阶变步长Runge-Kutta数值积分法对动力学方程组进行求解,并分析在不同误差因素变化等情况下,对系统的动态响应影响。结果表明:当齿隙增大时,齿轮的振幅随之增大,齿轮扭转振动变得更加剧烈;当啮合误差增大时,系统响应出现分叉,周期性变得混乱,随着啮合误差持续增大,系统混沌响应的范围也在增加;当激励频率增大时,系统会经历一系列单周期、多周期及混沌运动的变化。（3）在三维模型的基础上,建立传动机构的有限元模型,并进行模态仿真分析,研究了传动机构前六阶振型与固有频率,通过与理论模型计算值进行对比验证了理论模型的正确性。引入了模态能量的概念,在系统的固有特性的基础上,对系统在不同工况下各阶模态振动能量分布进行了分析。分别计算了在启动、稳态及急停工况下,系统前四阶振动的模态能量比值,分析了不同工况及间隙大小对系统振动变化趋势的影响:齿轮的非稳态振动中,主要由高阶模态振动主导;齿轮稳态振动过程中,振动主要表现为低阶模态振动。论文研究内容为进一步研究行星齿轮传动系统的动态特性及结构优化奠定了基础。