Este documento investiga principalmente el mecanismo de aflojamiento de pernos bajo la excitación de vibración Sine-on-Random (SOR). En primer lugar, se establece un modelo teórico de la respuesta de aflojamiento de pernos bajo la excitación sintetizada SOR mediante un método de conversión tiempo-frecuencia, que convierte la excitación sinusoidal en una expresión de Densidad Espectral de Potencia (PSD) en el dominio de la frecuencia y la superpone con la excitación de vibración aleatoria para obtener el espectro de excitación sintetizada SOR. Luego, mediante una estructura de cuatro pernos, se estudian en profundidad los mecanismos de aflojamiento de pernos bajo la excitación de vibración sinusoidal y aleatoria, respectivamente. Finalmente, basándose en el método de conversión tiempo-frecuencia de la excitación sintetizada SOR, se analizan las respuestas de aflojamiento de pernos de la estructura bajo la excitación SOR con diferentes torques de apriete. Además, se revela un criterio de tres etapas que incluye la Etapa Estable, la Etapa de Transición y la Etapa de Aflojamiento para el aflojamiento de pernos bajo la excitación SOR, y se explora la relación entre las respuestas de vibración sintetizadas SOR y las dos formas de respuestas de vibración única basándose en un método de superposición de energía correctiva al introducir los factores de peso de las dos respuestas de vibración única bajo diferentes torques de apriete. Finalmente, se realizan verificaciones de prueba para la estructura de cuatro pernos y se muestran buenas consistencias con los resultados del Análisis de Elementos Finitos (FEA). Este estudio proporciona valiosas ideas sobre la detección y prevención del aflojamiento en estructuras de conexión atornilladas bajo entornos de vibración de múltiples fuentes y tiene una importante significación de referencia en ingeniería.