航空附件机匣及其内部齿轮传动系统作为航空发动机的动能转换装置,负责带动发动机和飞机的起动、燃油、滑油等系统主要附件的正常运转,其性能的好坏直接影响着航空发动机的运行。随着航空发动机性能指标的不断提高、机载附件的不断增加,附件机匣的转速和输入功率也愈来愈大;但伴随而来的是齿轮在高转速下产生的巨大振动和冲击,同时航空齿轮箱又在不断追求轻薄化设计,这将对附件机匣的设计研发提出更高的要求。因此研究航空附件机匣箱体结构的动态特性及对应的动态特性匹配等问题,对航空附件机匣的安全设计有至关重要的意义。本文以某型号航空附件机匣齿轮箱体为研究对象,利用有限元方法对箱体的瞬态性能和模态性能进行研究,并在此基础上完成箱体结构的拓扑优化;同时通过集成Isight优化平台,建立基于附件机匣箱体模态性能和瞬态性能的多目标尺寸优化模型,研究箱体壁厚及加强筋尺寸对箱体动态特性的影响规律。首先,基于有限元方法对附件机匣整体模型进行瞬态动力学分析,研究实际工况下载荷对箱体应力变形及轴承座中心点位移的影响。并取一组相对位移较大的齿轮,对比齿轮组在理想状态下和实际位移工况下的啮合状态;结果表明轴承座的位移变形会对内部齿轮传动系统造成偏载、脱啮等的不良影响。随后,对附件机匣箱体进行约束模态分析,并对箱体前10阶固有频率及振型进行分析与评价;同时,对比瞬态分析中传动系统的啮合频率与箱体的固有频率,结果显示传动系统的啮合频率和附件机匣箱体的第2阶频率较为接近,存在一定程度的共振风险。其次,基于变密度法建立附件机匣的拓扑优化数学模型,并根据附件机匣的瞬态动力学分析和模态分析结果定义相应优化参数;以附件机匣整体刚度最大化为目标函数,同时施加体积分数和应力等约束条件,完成箱体的拓扑优化设计。随后根据拓扑优化结果中材料的堆积趋势,形成附件机匣的初步优化方案。最后利用ANSA软件中的Morph网格变形技术建立附件机匣的参数化模型。随后,针对附件机匣低阶模态频率较低的问题,选取两个子箱体的壁厚作为设计变量,进行基于附件机匣模态频率的多目标优化设计（直接优化法）。通过Isight多目标优化平台集成网格变形工具ANSA、求解器DYAN等模块;以综合模态系数F和整体质量最小化为目标函数,以各阶模态频率数值为约束条件;最后采用NSGA-II遗传算法对多目标优化模型进行求解。结果显示优化后箱体的前10阶模态频率较原始模型均有不同程度（10Hz～120Hz）的提高,且箱体质量较优化前减少了0.41Kg;其中第2阶频率（467.1Hz）在原始模型的基础上提高了28.5Hz,有效地避开了传动系统的啮合频率（411Hz）,降低了二者发生共振的风险。最后,针对附件机匣箱体应力变形等动态特性不匹配的问题,以加强筋尺寸为设计变量,进行附件机匣箱体的瞬态多目标优化设计。首先对箱体各尺寸参数变量进行灵敏度分析,筛选出对目标响应影响较大的变量;采用间接优化的方法,通过最优拉丁超立方试验设计,拟合目标响应的Kriging近似模型;以质量、综合应力系数X及综合位移系数Y最小化为优化目标,以箱体应力为约束条件;最后通过NSGA-II算法进行模型的迭代寻优。结果显示优化后附件机匣在质量减少0.025kg的情况下,箱体上的应力集中显著缓解,且各轴承座中心点的位移较优化前都呈现不同程度的下降。此外,优化后2-3轴齿轮组的接触力波动范围较优化前更小,没有出现齿轮脱啮的现象;且优化后齿轮偏载现象得到了一定程度上的改善,齿面应力斑更趋近于对称分布。