风力发电作为可再生能源的重要组成部分目前已基本实现商业化,风力发电机组工作环境复杂多变,长期作用于风浪流等随机载荷之下,容易造成齿轮箱破坏,且风力发电机组运维易受到天气和海况影响,维修可达性差。为了避免齿轮箱发生故障,造成风力发电机组长时间故障停机并产生高昂维修成本的问题,应对风力发电机组齿轮箱的可靠性进行计算分析。为了准确预测与评估风电齿轮传动系统的可靠性,本文以5 MW近海单桩式风力发电机组为研究对象,基于雨流计数法获取时域载荷的幅值与频次统计规律,为齿轮传动系统的可靠性研究打下基础。基于应力-强度干涉理论,建立了考虑强度退化的齿轮动态可靠性模型,采用当量正态化法对模型进行求解分析;通过Copula函数考虑失效模式相关性以及零部件失效相关性,对齿轮传动系统动态可靠性进行分析,确定系统薄弱环节,在此基础上提出一种可靠性优化设计方法。论文主要研究内容如下:（1）建立了5 MW风力发电机组整机动力学模型,该模型能够准确计算齿轮动态啮合力;考虑应力-强度随机特征的齿轮接触疲劳失效和弯曲疲劳失效的极限状态函数,同时考虑载荷的随机特性以及强度的时变特性,基于应力-强度干涉理论,构建了涉及强度退化的风电齿轮传动系统各级齿轮动态可靠性模型。（2）基于动力学模型计算各级齿轮动载荷,采用雨流计数法将动载荷-时间历程转换为等效恒幅循环应力,提取齿轮应力统计特征,实现对各级齿轮载荷的统计学特性描述。利用齿轮载荷幅值与频次的函数关系,分析了风力发电机组齿轮传动系统各级齿轮的动态可靠性,确定了高速级小齿轮为齿轮传动系统最薄弱环节。（3）结合Copula相关性理论,对失效模式相关性和齿轮之间的失效相关性展开研究,分析了考虑失效相关性的风力发电机组齿轮传动系统的动态可靠性。在此基础上,以齿轮传动系统薄弱环节可靠性和齿轮传统系统体积为优化目标函数,通过内点惩罚函数法将其转化为无约束优化问题,基于遗传算法对其得到各级齿轮参数优化方案,验证了本文提出的优化方法优化效果显著。