课题来源于国家自然科学基金项目(51275538)和上海市空间飞行器机构重点实验室基金项目(SM2014D101)。随着航天等领域对齿轮传动装置的高精度、高可靠性等指标要求越来越高,其高低温条件下齿轮装置的热变形引起的齿轮间隙或卡滞现象也越来越受关注。高低温环境下齿轮装置间隙对其动态传动精度和频率响应特性有着重要的影响,如何计算和评价高低温条件下传动系统动态传动精度和频响特性具有重要的意义。本文针对空间高低温条件下小模数齿轮间隙非线性特性进行研究。考虑高低温条件下齿轮系统间隙及时变啮合刚度、齿轮综合啮合误差等因素,建立了小模数减速机构中一对单自由度齿轮副的集中参数模型,对该减速机构中单自由度齿轮副间隙情况下的频响特性进行研究。本文主要研究内容包括以下几个部分:(1)根据材料热膨胀系数温度特性,对齿轮副在高低温条件下的热变形及齿侧间隙进行计算。(2)考虑高低温条件齿轮系统热变形、间隙非线性、时变啮合刚度及齿轮综合啮合误差等因素,通过集中参数法建立了该小模数减速机构在高低温条件下的单自由度齿轮副系统动力学模型,对该系统动力学模型的微分方程进行量纲一化处理;将基于描述函数法的谐波平衡法应用于该非线性微分方程的求解,编制MATLAB求解程序进行非线性微分方程的求解得到系统基频稳态响应。(3)考虑高低温条件下齿轮系统热变形及间隙、时变啮合刚度、齿轮综合啮合误差等不同的激励因素,研究系统频率响应特性变化规律。研究发现,高低温条件齿轮系统热变形引起系统间隙使得系统频响特性曲线出现多值解及幅值跳跃等典型非线性特征,且随着间隙值增大,这种非线性特征越来越强,系统的稳态响应也越来越复杂,例如当齿轮系统处于高温(102.4℃)时,量纲一间隙为0,此时的系统是线性的;而当系统处于低温(-20℃)时,量纲一间隙为0.1,此时系统具有典型的非线性特征,具有复杂的冲击状态。