人字齿行星传动具有较小的轴向力、低噪声、高承载能力、高功率密度等突出优点,成为了重型大功率设备首选的传动装置之一,被广泛应用于船舶、航空航天、石油等行业。随着现代工业技术的进步,大型设备朝着高可靠性、超高效率和低振动噪声的研究方向发展,对人字齿行星传动系统的传动性能提出了更为苛刻的要求。本文以人字齿行星传动系统为研究对象,开展了摩擦磨损的高速重载人字齿行星传动系统传动性能的理论和实验研究,探究了人字齿行星传动系统的振动特性及传动效率影响规律,为高速重载人字齿行星传动系统实现高效率、低振动奠定理论基础。论文的主要研究内容如下:（1）提出一种高速重载工况下的考虑齿面粗糙度、润滑油的非牛顿特性、齿面磨损和热效应的人字齿轮副润滑数值分析模型。基于人字齿轮啮合特性计算了润滑模型的基本参数,建立了考虑磨损、齿面粗糙度和热效应的非牛顿流体的润滑模型控制方程,利用多重网格法和Gauss-Seidel松弛迭代法联立求解,研究了轮齿啮合接触区的润滑特性,揭示了齿面粗糙度、齿面磨损、转速和载荷等因素对接触区温度、载荷、油膜厚度以及摩擦系数分布的影响规律。（2）考虑动力学特性与摩擦学特性的耦合关系,建立了综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙激励、齿面磨损、齿面摩擦激励及齿面温升效应等多因素影响的人字齿行星传动系统间隙非线性平移-扭转耦合振动模型。基于齿面磨损和点接触热弹流润滑,利用Runge-Kutta法和多重网格法进行了齿轮系统耦合动力学模型的数值迭代求解。研究了陀螺效应、偏心误差、磨损、齿面温升等多源激励对人字齿行星传动系统振动特性的影响规律。（3）提出了基于动态啮合力的人字齿轮啮合副啮合效率模型。推导了人字齿轮副功率损失因子,计算了人字齿行星传动系统的内、外啮合副的啮合效率,获得了不同转速、不同转矩、不同输入功率下啮合效率的变化曲线,研究了磨损、齿面粗糙度、温升对啮合效率的影响规律。（4）综合考虑了齿面摩擦、风阻、轴承、润滑剂压缩等功率损失因素,建立了单元组合的连接约束模型,推导了行星轮系传动效率的计算公式;提出了基于功率损失机理的行星轮系功率流分析方法;研究了功率分流行星轮系单元结点的能量特征和功率流向,揭示了人字齿行星轮系的功率损失机理;提出了一种基于超图的行星轮系的复杂机构传动效率分析方法,实现了行星轮系的传动效率的求解;对两级人字齿行星传动系统的传动效率进行了计算,探究了不同的输入转速、输入功率、润滑状态对其传动效率的影响规律。（5）在多功能摩擦磨损试验台对三种不同表面粗糙度的试件进行了摩擦磨损测试,获得了不同工况、不同表面粗糙度下的摩擦系数以及磨损深度的变化规律,验证了润滑模型中的摩擦系数计算模型的正确性;在功率封闭试验台上用加速度传感器测量了齿轮箱体测试点的振动加速度,用非接触式扭矩传感器实时测量输入和输出转矩,进行人字齿轮传动系统的振动和效率测试。将测试结果分别与理论结果进行了对比,验证了论文中所提出的润滑模型、动力学模型和传动效率模型的正确性。