人字齿轮凭借其承载能力大、可消除斜齿轮产生的轴向力等特点,从而被广泛应用于航空发动机、车辆工程、船舶推进器等重型机械传动行业。现代工业体系的不断发展使得人们对机械传动系统提出了更高的要求,人字齿轮传动系统就是其中之一。为了更加契合现代工业生产要求,构建人字齿轮传动系统的科学振动模型,可以在设计阶段就能预测其动态性能,有效降低其传动噪声,对人字齿轮传动系统的设计工作有着重要意义。本文对人字齿轮传动系统和人字齿轮箱应用有限元分析法,对其进行动力学仿真和振动响应分析,并通过试验台进行测量验证,对人字齿轮传动系统的轴向振动特性进行了深入研究。首先基于运动学和齿轮啮合基本理论,介绍了齿轮啮合刚度的基本概念和轮齿啮合刚度的一般求解方法,建立了一对人字齿轮三维模型,通过有限元法仿真模拟一对人字齿轮在工作时的啮合刚度,对具有偏载的人字齿轮系统啮合刚度变化规律进行了深入地研究,基于人字齿轮的齿面修形,对齿廓修形影响其啮合刚度所具有的变化特征进行分析。其次,阐述了齿轮系统动力学部分相关基础理论,并给出其一般求解过程。在此基础上,利用集中参数方法,忽略轴、齿轮轮毂之间的具体连接方式,建立了考虑齿侧间隙、齿轮啮入冲击、综合啮合刚度和啮合阻尼在内的多物理量作用下人字齿轮传动系统弯-扭-轴十二自由度动力学分析模型,对人字齿轮传动系统在啮合刚度、啮合冲击、负载扭矩和输入转速影响下不同方向的振动规律做出了分析。然后建立了人字齿轮传动齿轮箱的三维模型,对其进行有限元网格划分后,分析了齿轮箱的约束模态。通过所建立的人字齿轮传动系统动力学模型,求解得到主动轴和从动轴轴承处的支反力,分别在齿轮箱体主从动轴轴承座的参考点位置施加以支反力,此时支反力被看作齿轮箱激励力。利用模态叠加法对整个齿轮箱由支反力激励所引起的振动响应进行求解,从而获取齿轮箱体各处参考点所具有的振动规律。最后进行试验台的搭建,其主要用于具有偏载的人字齿轮传动系统轴向振动检测,并用于齿轮动态加载实验。采用扭矩仪实时采集齿轮箱各种输入、输出信号,完成齿轮传动效率分析和各项性能检测,分析不同工况下人字齿轮传动的轴向振动特性,将得到的数据与理论数据进行对比,以验证本文理论的可行性、合理性。