伴随着风力发电机单机装机容量的持续增加,风机塔架的高度也从最初的30米左右达到现在的100～200米。随着塔架高度的增加,对风机塔架的结构强度、刚度、稳定性等提出了更高的要求。因此,本文提出了新型的三角形断面风机塔架结构,并对它的结构形式开展了深入的研究。另外,偏航制动器是控制风力发电机转动的结构,它是风力发电系统的重要组成部分。本文对风机偏航制动器结构中的若干力学问题开展了深入的研究。然而三角形断面风机塔架结构和风机偏航制动器结构两者存在一个共同需要解决的问题:结构螺栓防松问题。所以有必要对结构螺栓防松问题开展相关的试验研究。在三角形断面风机塔架结构的研究方面:1)对三角形断面风机塔架所承受的风荷载进行研究,分析了塔顶集中质量对塔架风荷载计算的影响,通过计算确定了三角形断面风机塔架每一层的风荷载,还对三角形断面风机塔架的材料选型进行了研究;2)对于给定的风力发电机型号,分析了三角形断面风机塔架主材和斜材的合理尺寸和塔架结构的合理设计方案,提出了5种三角形断面风机塔架结构的设计方案。根据综合分析比较,选择方案5作为三角形断面风机塔架的推荐设计方案,并对方案5的三角形断面风机塔架结构进行了更加深入的有限元分析计算,得到了塔架主材和斜材的内力;3)分别从塔架的用钢量方面、塔架剪切应力强度方面、塔架在扭矩作用方面、塔架在抗扭转失稳能力方面、塔架在弯矩作用下的强度方面、塔架在抗弯曲失稳能力方面和塔架在抗地震荷载作用能力方面,对三角形断面塔与圆筒塔进行全面的对比分析,得出了三角形断面塔比圆筒塔较有优势的结论。通过以上三个方面的研究,所得结论为三角形断面风机塔架结构工程应用提供了依据。在风机偏航制动器结构的研究方面:1)分析了盘式偏航制动器的力学模型,并对制动器在外荷载作用下力的分配进行了研究,还对机舱与上钳体、上钳体与下钳体的相对滑移可能性进行了验算;2)对盘式偏航制动器进行了有限元计算,校核了风机偏航制动器中的各个连接部件和螺栓在极限荷载工况下能否满足强度要求。总之,对风机偏航制动器的理论分析和有限元计算为偏航制动器的结构设计和优化以及制动器的工程应用提供了可靠的依据。在风力发电系统中的三角形断面风机塔架和风机偏航制动器都使用了螺栓作为紧固件,而风力发电机组在运行发电的过程中会发生振动,振动对螺栓的连接是非常不利的;还有三角形断面风机塔架结构和风机偏航制动器结构在工程应用过程中连接螺栓的检修非常不方便;所以在风力发电系统中螺栓作为一个非常重要的紧固件,一旦螺栓出现松动,后果不堪设想。因此,本文对连接螺栓防松开展了以下三个方面的试验研究:1)对普通螺母进行简单加工后形成了新型防松螺母,装配该防松螺母的螺栓通过试验验证其防松性能优于现有的大部分防松螺栓,故其防松性能得到了验证;2)设计了一款新型的防松垫圈和防松螺母,并对该新型防松垫圈和防松螺母的防松性能进行了试验研究,验证其防松性能达到了设计要求;3)发明了一套螺栓防松的监测装置,该装置能实时监测螺栓是否发生松动,对螺栓的松动监测达到了预期的效果。本文通过理论分析和有限元计算,确定了三角形断面风机塔架的结构形式,并将它与圆筒塔进行了全面的对比分析;还校核了风机偏航制动器中的各个连接部件和螺栓在极限荷载工况下能否满足强度要求;最后对螺栓防松开展了相关试验研究。所得研究成果为三角形断面风机塔架和风机偏航制动器的工程应用提供了可靠的依据。