齿轮转子系统是多种机械设备中应用最广泛的动力传递装置之一,随着高速旋转机械的需求越来越大,对齿轮转子系统提出了更高要求,高精度、高转速、低噪声成为发展方向,其力学性能和工作性能对整个机器有重要影响。由于齿轮的啮合作用,齿轮轴系的振动特性与简单转子系统有着根本的区别,突出特征为系统各轴间的弯扭耦合振动,忽略齿轮耦合振动的影响,不仅会造成计算精度低,而且容易丢失模态耦合派生的新频率等重要信息。因此,应从系统的角度对齿轮耦合转子系统进行研究。本文以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差的影响建立了3自由度通用齿轮啮合动力学模型,并考虑转子系统的影响,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型,从固有特性和动力学响应两方面对系统进行了分析。以线性研究为基础,考虑齿侧间隙、时变啮合刚度等非线性因素,结合描述函数法,建立更符合实际的齿轮系统的非线性模型,基于变步长Runge-Kutta数值算法求解系统动力学方程,分析对比系统动态响应结果,探讨系统参数对动态响应的影响。首先,以齿轮系统动力学理论为基础,探讨了齿轮系统的内部动态激励和时变啮合刚度产生的机理,对齿轮啮合误差进行了分析研究,建立齿轮静态传递误差的模型。其次,以斜齿轮系统为研究对象,考虑静态传递误差、输入输出转矩等建立三自由度通用平行轴齿轮动力学啮合模型。同时,结合描述函数法理论,建立齿轮系统的非线性数学模型,提出在齿侧间隙和时变啮合刚度下的非线性齿轮-转子系统的强迫响应分析的方法。第三,以工程中的膨胀机子系统为研究对象,对弯-扭耦合齿轮系统进行瞬态响应分析,根据不平衡分析结果求得系统的隔离裕度,基于API617标准判断膨胀机系统是否安全。第四,考虑齿轮耦合和不耦合两种情况,分析不平衡响应曲线及最大振动产生的现象,对照固有频率,识别出齿轮-转子系统产生共振峰的机理,同时分析系统参数(轴承刚度、螺旋角等)对系统动态响应的影响。最后,利用非线性动力学方程的求解方法,结合时间-位移曲线图、相平面图、Poincare图以及傅立叶变换频谱图分析了不同转速、多种输入扭矩及啮合阻尼变化时系统的动态响应,对啮合齿轮副进行了非线性动态响应分析,统计迭代过程中的轮齿啮合状态比例。解释啮合齿轮副由倍周期分岔至混沌运动的现象以及齿轮系统发生单边冲击和双边冲击状态的原因。本文针对齿轮转子系统展开动力学特性的研究,通过大量数值计算得出动态特性的相应结果,为进一步的理论研究、高性能齿轮转子系统的设计及故障分析提供指导意见。