风力发电是一种绿色清洁的发电方式,具有广阔的发展前景。增速齿轮箱作为风力发电机关键部件之一,通常工作在重载、高温、严寒和风沙等恶劣工况下,极易发生故障,从而影响风力发电机的发电效率。因此,风电齿轮系统的动力学研究,尤其是对存在故障的风电齿轮系统的动力学建模仿真,有助于人们深入认识故障发生的机理、故障及其演化造成的影响,对风力发电机增速齿轮箱的设计、平稳运行以及故障检测有重要意义。本文主要内容如下:（1）以风电增速齿轮箱为研究对象,建立风电多级增速齿轮系统平移-扭转非线性动力学模型,模型综合了太阳轮支撑、齿侧间隙和时变啮合刚度等非线性因素。基于能量法建立齿轮时变啮合刚度模型,进一步建立齿根裂纹故障模型,研究了齿根裂纹的演化和不同扩展路径对啮合刚度的影响。（2）借助分岔图、时域图、庞加莱图、频谱图和相应的三维图等工具,研究变参数下风电齿轮系统的动力学响应,分析了太阳轮齿根裂纹故障及其演化对齿轮系统动力学行为的影响。结果发现,裂纹故障的发生对系统运动的分岔和混沌等动力学行为产生较明显影响,在时频分析中出现裂纹故障特征。随裂纹故障演化,系统的周期运动行为和故障特征频率可识别性发生相应变化。对比分析风电齿轮箱实验台振动信号和模型仿真结果,验证了系统非线性动力学模型的可靠性。（3）考虑齿根部分的作用,对齿轮啮合刚度模型进行改进,并建立了含剥落故障的齿轮时变啮合刚度模型,分析发现剥落故障削弱了齿轮的啮合刚度。考虑轮齿摩擦的时变性和非线性特性,引入齿面摩擦因素进一步完善系统非线性动力学模型。结合分岔图、时域图、相轨迹图等,对变激励频率下风电齿轮系统的动力学响应进行分析,揭示了剥落故障对齿轮系统动力学行为造成的影响。结果表明,受剥落故障影响,低激励频率下系统原来的单周期运动发展为多周期运动,高激励频率时周期运动变成拟周期或混沌运动。此外,发现剥落故障对系统混沌运动的能量起到了一定的耗散作用,故障特征频率对低激励频率敏感。通过研究不同剥落长度情况下系统的动力学响应,发现剥落故障的扩展使得系统的动力学行为变得更加复杂。