复合行星齿轮传动系统具有结构紧凑、承载能力强以及多种功率流形式等优点,被广泛的应用于风力发电、军事国防、航空航天,重型机械以及能源开发等领域中。随着国家对设计和制造高速重载、高效可靠、智能精密等高性能的齿轮传动系统需求的提升,实现齿轮传动系统的动态以及优化设计,提升系统的动力学性能已经成为齿轮传动系统设计的发展趋势,而了解系统的动力学特性是实现动态以及优化设计的基础。由于复合行星齿轮传动系统结构复杂,影响其动力学特性的动态激励较多,这些动态激励直接影响着系统的振动噪声、载荷分配以及使用寿命。因此,本文结合理论建模、数值分析计算和实验验证的方法,对考虑制造误差的复合行星齿轮传动系统非线性动力学特性进行了较为系统深入的研究。主要研究内容和结论如下:1.利用集中质量法建立了复合行星齿轮传动系统的平移扭转非线性动力学模型,并推导得到系统的非线性动力学微分方程组。所建立的动力学模型包括了所有齿轮构件的平移以及扭转方向上的振动,拥有6N+12个自由度,引入了随机载荷、轴承支撑刚度、轮齿时变啮合刚度、啮合阻尼以及制造误差等动态激励,并对其进行了建模分析。推导出的动力学微分方程组适用于任意行星轮组数以及功率流形式,为系统动力学特性的研究奠定了基础。2.研究了考虑制造误差的复合行星齿轮传动系统动态响应特性,为改善系统的响应特性提供理论依据。首先求解了多种动态激励作用下的系统各构件的振动位移响应和响应频谱,分析了系统构件的振动规律以及随机载荷、时变啮合刚度对系统动态响应特性的影响规律。然后结合全局分岔图、时间历程曲线、相轨线以及Poincare截面分析了啮合频率对系统分岔与混沌运动特性的影响规律,找出容易诱发系统混沌运动的啮合频率区间,从抑制振动的角度出发,为了使系统尽可能多的处于稳定的周期运动中,应避开容易引发混沌运动的转速区域。最后利用谐波平衡法分析了制造误差对系统频域响应特性的影响,为改善系统的响应特性提供了理论基础。3.研究了齿轮分度圆跳动误差、中心构件安装误差、行星轮位置度误差以及误差相位角等制造误差对系统均载特性的影响规律,研究结果表明:不同的制造误差对复合行星轮系均载特性的影响有较大的区别;中心构件的分度圆跳动误差以及安装误差对系统均载特性产生周期性变化的影响;行星轮的分度圆跳动误差与位置度误差对系统均载性能产生持续性的影响;齿轮分度圆跳动误差以及中心构件的安装误差相位角对系统的均载系数值不产生影响;而行星轮位置度误差的相位角会对系统均载系数值产生较大的影响,短行星轮和长行星轮位置度误差相位角分别取40°和175°时,对系统均载性能的影响最小。论文也研究了随机载荷对系统均载特性的影响,随机载荷会对其产生冲击突变作用,随机载荷的随机部分幅值越大,其冲击越强烈,随机载荷的定常部分幅值越大,系统的均载性能越好。系统的多个误差共存时会存在一定的相互作用,大太阳轮和内齿圈的误差对整个系统的均载特性影响较大,系统的均载性能会随着加工精度的提升而提升,多种制造误差组合下6级精度及以下的系统发生了齿面脱离和冲击现象,针对性的对误差构件采用提升精度和柔性支撑均载机构的优化控制方法能够有效改善系统的均载特性。4.基于C#语言自主开发了复合行星齿轮传动系统动力学特性仿真分析系统,该系统具有代码简单、计算快速、功能强大以及分析结果清晰明了等优点,具有良好的交互性和易用性,方便工程技术人员的使用。同时系统具备智能检测算法,能够对多种简单行星轮系以及复合行星轮系包括固有频率、模态振型、动态响应、动态啮合力以及均载特性等多种动力学特性进行求解和分析。该仿真分析系统能够简化理论分析中的建模以及分析流程,极大的提升了复合行星齿轮传动系统动态以及优化设计的效率,便于工程实际中的大规模应用。5.设计并搭建了功能较为齐全的复合行星齿轮传动系统实验台,该实验台采用电功率封闭式结构,具有易操作、多用途、高效节能等多种优点,能够满足固有频率、动态响应以及均载特性等多种测试需求。自主开发的数据采集模块利用无线通讯和在线存储方式实现了旋转齿轮的多次快速应力采集技术,解决了旋转齿轮副均载测试时线路布置困难的问题。通过系统的固有频率以及动态响应测试得到了系统的部分固有频率和啮合频率,通过系统的均载性能测试实验得到了系统的均载系数和啮合轮齿在受力后的微应变,数据结果以及变化趋势与理论分析中结论一致,通过复合行星齿轮传动系统的实验研究证明了本文理论研究中相关方法以及所得结论是较为合理的,进而在一定程度上相互证明了理论分析以及实验研究的合理性。