碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP）具有高比强度、高比模量、大阻尼比和耐疲劳等优点。由碳纤维复合材料制成的传动轴特别适用于长跨距、大扭矩和高转速传动系统[1],因此利用其制作高端机床主轴、直升机、汽车的传动轴也是近年来的趋势。复合材料转轴作为传动系统中最重要的部件之一,其工作状态直接影响着旋转设备的运行安全,因此,十分有必要掌握复合材料转轴的动力学特性。复合材料转轴与普通材料转轴不同,其具有典型的各向异性、非线性等特征,因此复合材料转轴的动平衡问题是其动力学特性研究中较为重要且相当复杂的一部分。如果能够通过恰当的动平衡算法测得复合材料转轴不平衡量的大小及其分布,进而直接确定动平衡配重平面位置,利用合适的加载策略直接添加配重块,将极大的减弱由于不平衡故障导致的系统振动,进而保障传动系统高效稳定的运行。本文主要针对复合材料转轴在动平衡过程中所涉及到的动力学特性、不平衡量的作用机理、动平衡参数的辨识方法等进行研究,论文工作主要包括以下部分。（1）建立并修正了复合材料转轴的有限元分析模型,并根据此分析模型计算了复合材料转轴的动力学特性,分析了复合材料的纤维铺层方式对其固有频率的影响。首先利用LMS＿SAMCEF、MATLAB软件对复合材料转轴进行动力学建模,计算得到了其动力学特性中的模态振型、固有频率、临界转速等参数。其次将计算得到的固有频率与实际测得进行比较从而对模型进行修正,利用遗传优化算法对模型进行寻优得到最佳动力学模型。最后分析了复合材料的纤维铺层方式对其固有频率的影响,主要包括纤维缠绕角度、纤维直径、纤维铺层顺序三大因素对前三阶固有频率的影响,得出了各纤维铺层因素单一作用及其各因素组合作用对固有频率的影响规律。（2）对复合材料转轴初始不平衡量进行溯源,定量计算了转轴部件中法兰的不平衡量,定性分析了复合材料轴不平衡量的合成方式,研究了随机不平衡量的大小及其分布对复合材料转轴系统振动响应的影响机理。首先对复合材料转轴部件的初始不平衡量进行分析,推导了法兰的制造公差与不平衡量幅值之间的影响公式。其次分析了复合材料轴不平衡量的来源,从概率统计的角度推导了复合材料轴不平衡量的矢量叠加公式。利用LMS＿SAMCEF软件分析了不平衡量的大小及其分布对该转轴不平衡响应及动平衡的影响,论文研究发现,不平衡量的分布与幅值大小对复合材料转轴的不平衡响应有较大的影响,其中不平衡量的分布对其影响更甚,这对复合材料转轴的动平衡操作有较大的指导意义。最后基于蒙特卡洛思想对由随机分布的不平衡量导致的系统随机不平衡响应进行数值模拟,得出了系统在随机不平衡故障条件下各置信区间挠度的波动范围;利用Sobol’法对不同转速下各节点对系统响应的灵敏度进行分析,得出了不同轴向位置处的不平衡量对系统振动响应的贡献量。（3）针对常规动平衡方法对复合材料转轴动平衡效果较差的特点,分别利用基于模型的位移最小算法与转轴分布不平衡估算算法对转轴进行动平衡参数识别,通过两种动平衡算法,极大的降低了复合材料转轴一阶临界转速处的振动幅值,使得平衡后转轴的最大挠度保持在平衡前的15%以下。基于转轴不平衡量离散随机分布模型,利用位移最小算法对复合材料转轴的动平衡参数进行识别,准确的识别了离散分布于转轴上的最大不平衡量的轴向位置。并在此基础上分析了测量误差与有限元建模误差对该算法识别准确率的影响,得出了算法对测量误差敏感度更高的结论。鉴于此,本文提出了基于同源信息融合技术的正交融合算法,极大的降低了位移最小算法对测量误差的敏感度。基于此改进算法,研究了传感器测量位置的组合方式对识别准确性的影响,并分别结合果蝇算法、粒子群算法、遗传算法等优化算法进行不平衡量幅值与相位的寻优,最终计算得到了动平衡操作中平衡面的位置、加载质量的相位及大小并利用计算得到的数据对转轴进行了动平衡加载。经论文研究,位移最小算法与果蝇优化算法具有较好的匹配度,其识别准确率、优化效率、动平衡效果均高于其他优化算法。基于转轴不平衡量连续随机分布模型,利用转轴分布不平衡估算算法融合转轴有限元程序建立了不平衡量的质量分布函数与转轴节点不平衡响应之间的联系。利用n次多项式曲线在水平与垂直面拟合质量偏心曲线,推导了3次及4次多项式拟合曲线的系数转换矩阵,并分别利用3次及4次多项式曲线拟合了转轴的质量偏心曲线。探讨了模型误差对识别准确率的影响,在此基础上本文分别提出了等分轴段的质量添加策略以及等分不平衡量的质量添加策略,并分别利用两种质量添加策略对转轴进行动平衡操作。经论文研究,等分不平衡量的质量添加策略与分布不平衡估算算法融合效果较好,其动平衡效果优于等分轴段的质量添加策略。