高速双联行星增速齿轮箱振动特性分析

黄红涛; 史祎博; 陈俊豪; 黄帅宗; 侯耐; 师陆冰

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高速双联行星增速齿轮箱振动特性分析

更新时间：2026-04-13

- 高速双联行星增速齿轮箱振动特性分析
- Vibration characteristic analysis of a high-speed dual-planetary speed-increasing gearbox
- 机械传动 2026年页码：1-11
- 作者机构：
  
  1.郑机所（郑州）传动科技有限公司，郑州 450001］
  2.吉林大学机械与航空航天工程学院，长春 130025
  3.中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司，郑州 450001
- 作者简介：
  
  黄红涛，男，1979年生，河南漯河人，正高级工程师；主要研究方向为高可靠长寿命精密齿轮传动技术；13937183652@163.com。
  师陆冰（通信作者），男，1991年生，河南许昌人，博士，高级工程师；主要研究方向为齿轮传动；shilubing91@163.com。
- 基金信息：
  
  河南省重点研发专项(261111223100;261111222200)
- DOI：
  中图分类号： TH132.4
- 收稿：2025-12-17，
  
  网络首发：2026-04-13，
- 稿件说明：
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黄红涛，史祎博，陈俊豪，等.高速双联行星增速齿轮箱振动特性分析［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-11.

HUANG Hongtao，SHI Yibo，CHEN Junhao，et al.Vibration characteristic analysis of a high-speed dual-planetary speed-increasing gearbox［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-11.
黄红涛，史祎博，陈俊豪，等.高速双联行星增速齿轮箱振动特性分析［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-11. DOI：

HUANG Hongtao，SHI Yibo，CHEN Junhao，et al.Vibration characteristic analysis of a high-speed dual-planetary speed-increasing gearbox［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-11. DOI：

摘要

目的

针对高速涡轮起动机用双联行星增速齿轮箱在极端高速工况下振动特性研究匮乏、双联行星轮结构内部激励复杂、箱体振动贡献机制不明、动态响应峰值与共振规律不清等问题，以高速涡轮起动机转子强度测试试验中的双联行星增速齿轮箱为研究对象，分析其振动特性。

方法

首先，利用仿真软件建立了包含柔性箱体的传动系统刚柔耦合动力学模型；其次，对系统进行模态分析，获取了前15阶固有频率与振型，并通过坎贝尔图判定了工作转速下的共振风险；最后，分析了系统的动态传动误差、动态接触载荷及箱体表面振动加速度。

结果

研究结果表明，该增速箱在工作转速与最高转速下均能有效避开共振区；动态传动误差与动态接触载荷在输入轴转速12

000~13 500 r/min区间内出现峰值；箱体在

方向的振动最为显著。通过振动测试试验验证了仿真模型的准确性，试验与仿真结果的相对误差小于5%，表明所建模型能够有效预测系统的振动行为，可为同类高速行星齿轮箱的动力学设计与优化提供依据与实践参考。

Abstract

Objective

Aiming at the problems of insufficient research on the vibration characteristics of the dual planetary speed-increasing gearbox for high-speed turbine starters

complex internal excitations in the dual planetary gear structure

unclear contribution mechanism of the gearbox vibration

and ambiguous laws of dynamic response peaks and resonance under extreme high-speed operating conditions

taking the dual-planetary speed-increasing gearbox used in the rotor strength test of a high-speed turbine starter as the research object

its vibration characteristics were analyzed.

Methods

Firstly

a rigid-flexible coupling dynamic model of the transmission system

including a flexible housing

was established using simulation software. Secondly

a modal analysis of the system was conducted to obtain the first 15 natural frequencies and modal shapes

and the resonance risk under operating speeds was assessed using a Campbell diagram. Finally

the dynamic transmission error

dynamic contact load

and housing surface vibration acceleration of the system were analyzed.

Results

The research results indicate that the speed-increasing gearbox effectively avoids resonance zones under both operating and maximum speeds. The dynamic transmission error and dynamic contact load exhibit peak values within the input shaft speed range of 12 000-13 500 r/min

with the most significant vibration observed in the

-direction of the housing. The accuracy of the simulation model is validated through vibration tests

with the relative error between test and simulation results being within 5%. This demonstrates that the developed model can effectively predict the vibration behavior of the system

providing a basis and pract

ical reference for the dynamic design and optimization of similar high-speed planetary gearboxes.

关键词

Keywords

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