随着社会经济的发展与科技的进步,石油、煤炭等化石燃料的日益紧缺以及国家对雾霾治理和环境保护的愈发重视,风力发电已逐渐成为传统燃料发电的替代品。风能是蕴藏着巨大发展可能性的清洁能源,在目前的清洁能源应用中,风力发电已占据主导地位。作为风力发电机的重要组成部分,风电齿轮传动系统是风力发电机各部件中故障率最高的部件之一。因此,对风电齿轮传动系统故障动力学的研究对提高风力发电机的运行稳定性和可靠性具有重要的意义。本文以某1.5MW风力发电机齿轮传动系统为研究对象,研究了风力发电机传动系统中太阳轮齿根产生裂纹及裂纹扩展状态下系统的动力学特性,并与系统健康状态时的动力学特性进行对比分析,为风力发电机齿轮传动系统的早期故障诊断提供理论基础。本文的主要内容有:一、利用集中参数法建立了两级行星轮加一级平行轴齿轮系统动力学模型。根据牛顿运动方程,考虑阻尼、综合传动误差、时变啮合刚度以及变载荷输入的影响,建立了系统的平移-扭转动力学微分方程。对系统内、外部激励进行了推导和模拟。二、基于能量法推导了太阳轮齿根裂纹沿深度方向扩展、裂纹沿齿宽方向扩展以及裂纹沿两方向同时扩展时齿轮副时变啮合刚度表达式,并对裂纹扩展过程中齿轮副啮合刚度的变化规律进行了研究。三、基于龙格-库塔法对太阳轮齿根裂纹沿深度方向扩展、裂纹沿齿宽方向扩展、裂纹沿两方向同时扩展三种不同裂纹扩展模型的系统动力学微分方程进行求解,得到三种扩展模型下的动力学响应,对时域信号以及频域信号进行分析,并与无裂纹状态下系统的动态响应进行对比。引入了均方根RMS、峭度K以及脉冲因子I三种特征参数,通过计算特征参数最大相对变化率对裂纹扩展故障状态进行准确判定。