随着我国对舰船机动能力、载弹能力和声隐性能要求的不断提高,船用动力系统需要向着高输出功率、低空间占用率和低振动的方向发展。其中,高功率和低空间占用率指的是提高船用汽轮机系统和行星减速器系统的输出功率以及减小系统的体积,声隐性能主要指降低系统的振动。因此,降低船用汽轮机的振幅、振动加速度,提高行星减速器系统的输出扭矩、减小系统的体积、降低汽轮机和行星减速器的振动是解决问题的主要手段。本文以理论建模、数值仿真和实验相结合的方法研究了人字齿封闭差动行星减速器和船用汽轮机的振动特性,分析了船用汽轮机常见的不平衡质量偏心和复杂工况对汽轮机轴系振动特性和稳定性的影响规律,考虑船用汽轮机和行星减速器系统的耦合动力学特性,深入研究了系统的耦合振动特性和相互影响规律。主要研究内容如下:采用集中参数法,综合考虑时变啮合刚度,齿轮的偏心误差、安装误差、齿频误差以及误差初始相位角,左右侧斜齿轮的错位啮合关系等影响因素,根据齿轮啮合变形协调关系建立五自由度人字齿两级封闭差动行星减速器系统的动力学模型。针对人字齿封闭差动行星齿轮减速器的结构特点,考虑斜齿轮副接触面几何特性及啮合齿距等因素,建立渐开线斜齿轮副的时变接触线长度计算模型,计算斜齿轮副的时变啮合刚度。计算分析齿轮的三种误差、误差初始相位和两侧斜齿轮错位啮合对行星减速器差动级太阳轮和输出轴振动特性的影响规律。考虑齿轮重力及间隙的作用,理论推导行星减速器中齿轮可能出现的三种啮合状态,推导了齿轮啮合变形量函数并提出了啮合力表达式,通过数值仿真模拟轻载或空载工况时行星减速器输出轴的多倍频及其谐频的频率响应成分并分析倍频振动机理。搭建行星减速器样机试验台,通过调整减速器运行工况验证理论模型的正确性。采用Timoshenko梁理论建立转子—轴承系统的有限元模型,分析单跨Jeffcott转子—轴承系统的固有特性和不平衡响应;考虑滑动轴承非线性油膜力的影响,通过数值方法分析转子系统的振动特性;通过分析滑动轴承的轴心轨迹、相图、频谱图和Poincare映射,研究转子轮盘不平衡偏心相位对滑动轴承油膜涡动和油膜振荡状态的影响;分析由联轴器连接的多跨转子系统中轮盘的偏心相位关系和联轴器不对中对滑动轴承油膜稳定性的影响规律;通过对比轮盘偏心相位关系对单跨转子系统和多跨转子系统油膜稳定性的影响规律,揭示了单跨转子系统和复杂多跨转子系统中轮盘的不平衡偏心相位对油膜稳定性影响的差异;考虑船用汽轮机工况的特殊性,研究在工作转速下,船体的浮动和摆动对转子系统轴心轨迹和油膜稳定性的影响;通过与单跨Jeffcott转子实验台的实验结果进行对比,验证了理论研究的正确性。最后,考虑人字齿两级封闭差动行星减速器结构的特殊性,建立船用汽轮机—行星齿轮减速器耦合动力学模型,研究系统的耦合振动特性,分析耦合动力系统的振动特性和非耦合系统振动特性的区别,研究船体的浮动和摆动对系统耦合振动特性的影响,分析船用汽轮机和行星减速器系统的相互影响关系。