Critical speed prediction and model correction of a dual-planetary gear speed increaser

HUANG Hongtao; SHI Yibo; CHEN Junhao; TUO Yunsheng; HUANG Shuaizong; HOU Nai; SHI Lubing; QU Yanghua

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.013

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Critical speed prediction and model correction of a dual-planetary gear speed increaser

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2026-04-15

- Critical speed prediction and model correction of a dual-planetary gear speed increaser
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 4, Pages: 112-121(2026)
- 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
  4.北京长征天民高科技有限公司，北京 100176
  5.HJJ装备部驻郑州地区军事代表室，郑州 450005
- 作者简介：
  
  SHI Lubing, E-mail: shilubing91@163.com
- 基金信息：
  
  Central Government Guiding Fund for Local Sci-tech Development of Henan Province(Z20241471007)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.013
  CLC： TH132.425;TH113.1
- Received：28 November 2025，
  
  Revised：2025-12-03，
  
  Published：15 April 2026
- 稿件说明：
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黄红涛，史祎博，陈俊豪，等. 行星增速箱临界转速预测与模型修正［J］. 机械强度，2026，48（4）：112-121.

HUANG Hongtao，SHI Yibo，CHEN Junhao，et al. Critical speed prediction and model correction of a dual-planetary gear speed increaser［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（4）：112-121.
黄红涛，史祎博，陈俊豪，等. 行星增速箱临界转速预测与模型修正［J］. 机械强度，2026，48（4）：112-121. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.013.

HUANG Hongtao，SHI Yibo，CHEN Junhao，et al. Critical speed prediction and model correction of a dual-planetary gear speed increaser［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（4）：112-121. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.013.

摘要

目的

针对某型超高速双联行星增速齿轮箱在强度测试中可能面临的共振风险，开展其动力学特性预测研究，旨在建立高置信度的临界转速预测模型。

方法

首先，构建了包含柔性箱体的刚柔耦合动力学模型，通过模态分析与Campbell图预测其临界转速；其次，通过搭建振动测试台进行降速试验，识别了系统实际临界转速；最后，针对仿真与试验的偏差，分析了轴承支承刚度对前3阶临界转速的灵敏度规律，并采用参数反演优化方法对轴承支承刚度进行了修正。

结果

结果表明，输入轴与行星轴轴承支承刚度分别对1阶、3阶临界转速起主导作用；修正后的模型预测值与试验值误差小于5%，为该类增速器的动力学设计、状态预测及故障诊断提供了可靠的模型基础。

Abstract

Objective

In order to accurately predict the dynamic characteristics of an ultra-high-speed dual-planetary gear speed increaser used in rotor strength tests and to avoid resonance risks

this study conducts an in-depth investigation through a combination of simulation and testing.

Methods

Firstly

a rigid-flexible coupled dynamic model of the transmission system including a flexible housing was constructed. The natural frequencies and vibration modes were obtained through modal analysis and Campbell diagram analysis

and the critical speeds were predicted. Secondly

a vibration test bench was built

and the actual critical speeds of the system were identified through a run-down test. Finally

addressing the discrepancies between initial simulation and test results

the sensitivity of the first three orders of critical speeds to various bearing support stiffnesses was systematically analyzed. On this basis

a parameter inversion optimization method was employed to correct the bearing stiffnesses in the model.

Results

The results indicate that the bearing stiffnesses of the input shaft and planetary shaft predominantly govern the first and third-order critical speeds

respectively

while all three bearing stiffnesses collectively influence the second-order critical speed. The error between the corrected predicted critical speeds and the test values is less than 5%. This research provides a reliable method and model basis for the dynamic design

condition prediction

and fault diagnosis of this type of high-speed planetary speed increaser.

关键词

Keywords

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