在能源危机与气候变化等全球性问题的挑战下,风力发电技术受到了全球各国的重视,风力发电机组的大功率与高可靠性等要求不断提高。风电齿轮系统的运行性能影响着整个风力发电机组的可靠性,风电齿轮系统的多源激励与动态响应拓扑优化研究是具有较重要工程意义的课题。风力发电技术具有多学科交叉的特点,圆柱齿轮传动具有非协调接触局部非线性等特点,这些因素影响着风电齿轮系统外部与内部动态激励分析结果的准确性;在动态激励作用下,风电齿轮系统振动响应预估的准确性与效率影响着风电齿轮系统动态响应优化的可行性,与此同时,对于基于变密度法的拓扑优化等大规模优化问题,优化方法的效率也直接影响着系统动态响应优化的可行性。论文以某风电齿轮系统为研究对象,围绕风电齿轮系统多源激励与动态响应拓扑优化等问题,开展风电齿轮系统外部动态激励分析、风电齿轮系统内部动态激励分析、风电齿轮系统动态响应预估与影响因素分析、风电齿轮系统动态响应拓扑优化研究,为风电齿轮系统的减重降振与高可靠性设计提供参考。论文主要研究工作如下:（1）采用自回归法对时变风场进行模拟,基于叶素动量理论计算风机叶片的气动载荷,分析风速、叶轮转速与叶片桨距对风机功率系数的影响;将叶片划分为非线性广义弯曲欧拉梁单元,采用浮动坐标系法建立旋转柔性梁动力学模型,对风机叶片进行气弹耦合分析,分析气弹耦合效应对风机叶轮气动载荷的影响;基于变速变桨控制理论对风机的叶轮转速与叶片桨距进行控制,建立风机动力学模型对风机进行动态响应仿真,计算风电齿轮系统的外部动态激励。（2）通过关于赫兹接触分布载荷的解析积分,计算轮齿弹性位移表达式中的复应力函数,基于保角映射法计算轮齿接触点刚度与齿轮系统的刚度激励;同时考虑齿轮误差大小与分布的多样性,基于综合啮合误差计算齿轮系统的误差激励;基于线外啮合模型分析齿轮传动的真实啮入位置,计算齿轮系统的冲击激励;分析工况参数与齿轮宏、微观参数等对齿轮系统内部动态激励的影响。（3）建立风电齿轮系统动力学分析有限元模型,基于模态叠加法计算风电齿轮系统的振动响应,对风电齿轮箱表面测点的振动响应进行测试与验证;基于模态综合法对传动子结构进行自由度缩聚,通过振动模态固有频率与振动响应均方根值计算结果的比较,验证缩聚模型的有效性;基于谐响应法计算风电齿轮系统的振动响应,将考虑不同频率的谐响应法计算结果与瞬态动响应法计算结果进行比较;分析外部激励、齿轮参数与箱体参数对风电齿轮系统振动响应的影响。（4）基于变密度法建立多静动力约束下的风电齿轮系统拓扑优化模型,采用伴随法计算简谐位移、动态柔度、固有频率、凝聚应力与静态柔度的灵敏度;基于简化对偶规划求解拉格朗日乘子,基于移动渐近线函数对约束函数进行序列显式凸近似,建立求解多约束拓扑优化问题的改进准则法,避免了对主动拓扑变量集与主动约束集的假设;采用改进准则法,求解多静动力约束下的风电齿轮系统动态响应拓扑优化问题,对风电齿轮箱的筋板布局与箱体结构进行优化。