近年来,海上风力发电越来越受到世界各国的重视,其原因在于相比陆上风电来说,海上风能资源更丰富、风速更高、电量更大,还具有沙尘少、无污染、可再生、不占地、不扰民等优点。尽管海上风能资源丰富,但海上风电齿轮箱的工作环境却十分恶劣,受载情况相比陆上风电更加复杂,导致齿轮箱传动系统成为海上风电机组中故障率最高的部分,而且其维修和保养比较困难,因此人们对海上风电机组的稳定性和可靠性提出了更高的要求。本文以12MW海上风电齿轮传动系统为研究对象,对其进行系统结构设计,建立动力学模型和有限元模型,分析齿轮传动系统在内外部激励作用下的动态特性,校核关键零件动强度,主要研究内容如下:对比分析风力发电机齿轮箱传动系统的常用传动形式,选定两级行星齿轮传动+一级平行轴齿轮传动作为12MW海上风电齿轮箱的传动结构,并根据风电齿轮箱的输入转速、输出转速和额定功率等设计参数,计算风电齿轮箱传动轴、齿轮等主要零件的尺寸参数,对齿轮和传动轴进行理论受力分析和强度校核,并在Pro/E中建立风电齿轮传动系统的几何实体模型,计算各齿轮质量与转动惯量,为后续研究提供几何模型。采用集中质量法建立齿轮传动系统的纯扭转动力学模型,并运用牛顿力学理论构建了动力学微分方程;结合当地风况,根据双参数威布尔函数建立随机风速模型,计算随机风载等外部激励,并推导齿轮传动系统中齿轮副综合啮合刚度、齿轮副啮合阻尼和综合啮合误差等内部激励;结合材料力学和经验公式等计算传动轴扭转刚度和扭转阻尼;利用四阶龙格库塔法对动力学振动微分方程进行求解,并分析各零件的振动位移和振动加速度响应变化规律。在ADAMS中导入12MW风电齿轮传动系统的几何实体模型,添加反映实际工况的运动约束,施加随机转速进行驱动,基于赫兹接触理论建立齿轮传动系统的虚拟样机模型,并进行动力学仿真,分析齿轮传动系统各主要零件的转速和各级齿轮副之间的啮合力等动态特性的变化规律,为后续强度校核提供动态边界条件。在ANSYS workbench设置材料属性、定义接触、施加约束和转矩,建立齿轮传动系统的有限元模型,对齿轮进行静力学分析;然后将ADAMS中仿真得到的啮合力矩导入ANSYS workbench对齿轮进行动力学分析,比较这两种有限元分析的仿真结果,校核齿轮接触强度;并将传动轴(承受弯矩和扭矩,在齿轮和支撑轴承处承受集中力)的时变转矩导入ANSYS workbench,在轴承处施加集中力对传动轴进行动力学分析,校核传动轴的工作强度,验证系统设计的合理性和可靠性。