结合行星齿轮系统的横向扭转特性研究分析了电机-齿轮系统机电耦合模型的动态特性。通过电机-齿轮系统进行机电耦合动力学仿真,对磁网络模型机电系统的响应与动态电机模型机电系统的响应进行了比较,分析了负载和空载状态下两系统的转矩、电流以及转速频谱特性。研究了磁饱和效应对机电耦合系统的动态特性影响,在忽略饱和效应时,机电耦合系统的动态啮合力频谱没有显著变化,在考虑磁饱和效应下,转矩频谱中存在由饱和效应引起的次谐波频率,但负载时,啮合力和转速频谱不会受到显著影响,同时分析了轴刚度对动态啮合力的影响,对优化机电耦合动态特性具有重要作用。

将太阳轮、行星轮和行星架视为刚体,内齿圈视为柔性体,构建了行星齿轮系统的刚柔耦合纯扭转模型,根据运动约束条件,推导出了柔性内齿圈的运动方程。经过对柔性运动方程进行分离变量和积分处理后,得到了内齿圈的柔性变形方程和刚性扭转位移方程,并与其他刚性构件的运动方程进行结合,构造出了整个行星齿轮系统的运动微分方程。通过数值分析,归纳出了三种典型的振动模式：扭转振动模式、行星轮振动模式和内齿圈振动模式;与刚体模型相比,系统的固有频率出现下降但阶数增多;内齿圈的柔性越大,系统的固有频率越高。

在行星齿轮多目标优化中,传统粒子群算法(PSO)与自适应权重粒子群算法(APSO)在复杂约束下不易收敛或易陷入局部最优。为此,提出改进的自适应权重粒子群算法(D-APSO)并进行行星齿轮高功率密度的多目标优化设计,以最小体积、最大传动效率和最小中心距为多目标优化函数,综合考虑行星齿轮传动的边界协调条件,利用惩罚函数法处理约束条件,对目标进行D-APSO算法下的优化计算。结果表明D-APSO算法在优化求解效果和速度上明显优于传统PSO算法和APSO算法,在满足行星齿轮系统承载性能的条件下,使行星齿轮系统具有更小的体积及中心距,并表现出更优的传动效率。