齿轮传动系统的非线性动力学和均载特性研究对于提高系统寿命、降低振动、减小噪声以及改善运动稳定性具有重要意义,而系统中的多种强非线性因素使得齿轮传动系统的动力学特性成为当前研究的难点和热点问题。本文以直升机主减速器传动系统为研究对象,通过研究其各级轮系的均载以及非线性动力学特性,为齿轮传动系统的设计提供理论和技术支持。(1)研究了含齿面摩擦的单齿对直齿齿轮传动系统的非线性动力学特性。建立了含齿面摩擦的多间隙单齿对齿轮传动系统的非线性动力学模型,推导出系统的微分振动控制方程;分析了输入转速、齿侧间隙、支承间隙、摩擦因数和啮合阻尼等参数对系统的混沌与全局分岔特性的影响。(2)研究了单级行星齿轮传动系统的均载和非线性动力学特性。建立了含时变啮合刚度、齿侧间隙、支承间隙和综合传递误差等非线性因素在内的动力学模型,推导出系统的多间隙弯扭耦合振动控制方程;分析了输入转速、太阳轮的支承刚度和支承间隙、内外啮合副上的齿侧间隙、太阳轮和行星轮的偏心误差等参数对系统均载特性的影响,并对理论计算结果进行了试验验证;研究了输入转速、齿侧间隙、支承间隙和啮合阻尼等参数对系统全局分岔特性的影响以及系统在各参数下进入混沌运动的不同通道;提出了根据系统的均载和非线性动力学特性来综合分析、设计和评估行星齿轮传动系统的方法。(3)研究了两级行星齿轮传动系统的动力学均载特性。建立了考虑太阳轮、行星轮和内齿圈的横向振动自由度、时变啮合刚度和综合传递误差等因素在内的动力学模型,推导出系统的动力学弯扭耦合振动微分方程,并利用傅里叶级数法求解了该控制方程;分析了输入转速、行星轮的偏心误差和支承刚度,内齿圈的支承刚度和行星架的扭转刚度等参数对两级行星轮系均载特性行为的影响;研究了输入转速对各级行星轮系的太阳轮中心运动轨迹的影响;提出了利用增加内齿圈的横向振动自由度来逼近薄壁长筒型柔性固定齿圈的方法;分析了系统各级轮系在不同参数下的耦合作用。(4)研究了两级行星齿轮传动系统的非线性动力学特性。建立了考虑太阳轮的横向振动自由度、支承间隙、齿侧间隙、时变啮合刚度和综合传递误差在内的非线性动力学模型,利用Runge-Kutta数值积分法求解了系统的振动微分方程;分析了输入转速、齿侧间隙、支承间隙和啮合阻尼等参数对两级行星齿轮传动系统的非线性动力学行为的影响以及系统在不同参数下的混沌通道,研究了系统各参数对各级行星轮系的耦合效应。(5)研究了直升机主减速器总体传动系统的动力学特性。利用集中参数法建立了某典型直升机主减速器传动系统的动力学模型,利用傅里叶级数法求解了系统的动力学微分振动方程;分析了系统的固有特性,并研究了输入转速和功率等参数对各级齿轮传动的动载和行星轮系的均载特性的影响。