盾构机高功率密度行星齿轮减速器作为主驱动系统的关键部件,其可靠性直接影响着盾构机的安全与施工效率。由于掘进地质具有不确定性、多样性和多态性,盾构机减速器会频繁受到冲击、过载等极端载荷作用,易出现轴承破坏、轮齿的断齿、点蚀、磨损及结构件开裂等失效问题,造成减速器内部出现异常振动,最终导致减速器无法正常工作,更甚需要被迫停机维护,严重制约了盾构机的安全高效施工。本文以某型盾构机主驱动三级行星齿轮减速器为研究对象,通过理论计算、仿真分析相结合研究了减速器故障动力学模型动态响应,主要研究内容与结果如下:根据盾构机主驱动减速器实际结构建立了减速器的三维模型,结合其真实工况,基于集中质量法建立了三级行星齿轮系统纯扭转动力学模型,获得了系统动力学响应;利用ADAMS虚拟样机软件建立了三级行星齿轮系统动力学仿真模型,得到了主驱动减速器在运行过程中的动力学响应,对比了仿真结果与理论计算结果之间的误差,误差值均低于7%,验证了该仿真模型的正确性。在分析盾构机主驱动减速器各齿轮啮合对的啮合频次基础上,利用有限元分析软件对各级行星齿轮系统啮合对模型进行瞬态动力学分析,得到了啮合轮齿在运行过程中的应力应变随时间变化的分布情况,结果显示最大应力应变均分布于齿轮接触面处,最大应力点出现在第三级行星齿轮系统,应力值为1 045.4MPa;利用n Code疲劳寿命仿真软件分别计算了各级太阳轮-行星轮啮合模型的服役寿命,第三级太阳轮的运行寿命最短,数值为1.764×10~6次,确定了三级行星齿轮传动系统的易损伤位置为第三级太阳轮。构建了盾构机主驱动减速器多种失效模式下的故障动力学仿真模型,以啮合力为主要分析对象,研究结果显示当故障发生时,第三级行星轮系齿轮间的啮合力会出现明显冲击,在频域图中的低频区域包含有大量的故障信息;当第三级太阳轮发生断齿故障或磨损深度超过0.75 mm时,第二级行星轮系动力学响应才会有明显变化,而第一级行星轮系受到的影响较小。本文研究结果为施工现场监测主驱动减速器运行状况、开展预测性维护保养提供理论基础。