随着可再生能源的迅猛发展,风能作为一种清洁可再生能源,逐渐受到广泛的关注与应用,风电的并网发电量亦逐年增加。齿轮传动系统是双馈型与半直驱型风力发电机传动系统的核心,其中双馈型风力发电机齿轮传动系统多由一级行星齿轮+二级定轴齿轮或多级行星齿轮传动组成,半直驱型风力发电机齿轮传动系统为一级行星齿轮传动。风力发电机齿轮传动系统具有结构紧凑、传动比高的特点,但其故障率高,齿轮传动系统故障是风力发电机停机的主要因素。本文以风力发电机齿轮传动系统为主要研究对象,分析其在健康状态与不同故障下的动力学特性,对风力发电机齿轮传动系统的设计与状态监测具有一定的借鉴意义。主要研究内容如下:含质量偏心的风电行星齿轮传动系统动力学响应研究:基于风力发电机转速-功率追踪曲线,得到了风电行星齿轮传动的转速-扭矩曲线;基于集中参数法,建立了包含质量偏心的风电行星齿轮非线性动力学模型;使用数值算法对系统模型进行求解,分析不同转速、不同质量偏心距对系统响应的影响。考虑混合弹流润滑摩擦力的风电行星齿轮动力学响应研究:推导了各个啮合齿面的摩擦力臂;考虑齿面间的润滑情况,分析了齿面间的混合弹流润滑摩擦力;建立了包含混合弹流润滑摩擦力的行星齿轮集中参数动力学模型;通过数值积分算法,研究了不同转速下系统响应;通过实验验证了该模型的正确性。风电行星齿轮系统齿根裂纹动力学响应研究:推导了风电行星齿轮传动系统在包含不同深度、不同数目不同位置齿根裂纹时,各个啮合副间的时变啮合刚度;建立包含裂纹轮齿的风电行星齿轮系统动力学模型,研究齿根裂纹深度、数目以及位置对系统动力学响应的影响;分析了裂纹故障下系统响应的时域特性、频域特性以及时频分布情况。风电齿轮传动系统电气故障动力学响应研究:对于双馈型风力发电机,建立电气平均值模型;基于集中参数法,建立风电传动系统风轮-齿轮-发电机转子瞬态非线性扭转动力学模型;传动系统瞬态模型与电气平均值模型相结合,分别研究了电网电压单相跌落、电网电压三相跌落以及发电机定子电路单相接地短路三种电气故障下传动系统的动力学特性,并分析各个啮合副间所传递的时变啮合力变化情况。柔性支承下齿轮传动系统的动力学响应研究:风力发电机塔筒产生的柔性支承对风电齿轮传动系统动力学行为影响较大,建立考虑柔性支承的直齿传动系统集中参数动力学模型;使用数值算法进行求解,得到系统各个构件的动力学响应,并计算出主、从动齿轮支承轴承的径向形变量;与刚性支承下直齿传动系统动力学模型进行对比,得到柔性支承对系统响应特性的影响。