随着现代城市地下交通以及铁路建设的飞速发展,硬岩掘进装备(Tunneling Boring Machine, TBM)在各种长距离、大埋深硬岩开隧工程中发挥着重大作用。为摆脱对国外技术进口的依赖,近年来国内已开始尝试制造和研发国产TBM。行星齿轮传动因其体小量轻、可靠高效等诸多优点不仅成为TBM主减速器的首要选择,也广泛应用于各种高速大功率和低速大转矩的设备中。为适应高速、重载、可靠、精密传动等发展要求,行星齿轮系统的动力学问题越来越受到工业界的广泛关注。本文以TBM主减速器为研究对象,将有限单元思想与行星齿轮系统动力学理论相结合,以数值计算分析方法为手段,对行星轮系的动力学特性和振动行为进行了理论研究,并搭建了实验台,理论结合实验获得了系统更为全面的动力学特性。主要研究工作如下：(1)针对传统集中质量法精度不高和大规模有限元模型计算量大、后处理困难的问题,提出了一种针对多级行星轮系耦合动力学特性分析的建模方法—轴系单元法。根据行星轮系结构特点,将行星轮系中各种构件划分为简单轴系单元、行星架轴系单元以及齿圈轴系单元等轴系模型。考虑齿圈、行星架以及轴系等结构柔性影响,建立不同类型的行星轮系耦合动力学模型。(2)根据固有特性的计算原理,基于所建行星轮系的轴系单元模型研究TBM主减速器固有频率和振型,总结出了行星轮扭转振动模式、太阳轮轴轴向振动模式等多种典型振型,研究了啮合刚度等因素对系统固有特性的影响规律。(3)在稳态工况下求解了系统各节点的时频响应,获得了行星齿轮系统的耦合特性以及振动传递规律,并进一步研究了系统结构柔性对动态啮合力的影响规律。求解分析了不同类型突变载荷工况下系统各节点的振动响应以及啮合力的变化规律,得到了多级行星齿轮传动系统在非稳态工况下的响应特性。(4)在理论分析的基础上,搭建了TBM主减速器振动测试实验平台,对系统在不同工况下振动响应展开研究,获得了不同测点的振动位移、振动加速度的时间历程,将实验分析与理论结果作对比,验证了所建立行星齿轮传动系统动力学模型的合理性。