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风电齿轮箱是风电机组的核心部件。随着风电机组单机容量的不断增加,它在满足大传递功率的前提下,对自身体积和结构提出更为严格的要求。这使得以经验为主导的传统齿轮箱的设计方法已逐渐无法满足大兆瓦级风电齿轮箱的设计要求,而运用有限元分析、拓扑优化及尺度优化等现代结构设计方法对风电齿轮箱关键零部件进行设计,可大大缩短设计周期,提高企业的核心竞争力。鉴于此,本文结合课题内容,研究大兆瓦风电齿轮箱关键零部件的性能分析及结构优化设计,具体的研究内容如下：(1)结合设计条件,从速比、承载能力与空间体积等角度对多种方案展开分析,确定RR型功率分流传动方案；基于此对其运动构件传动特性及固定构件的静力学特性展开研究。(2)基于RR型传动方案特点确定行星架及前机体为风电齿轮箱的关键零部件。以此为研究对象,结合有限元理论,分析零部件在传动系统中的受载分布和约束状况,建立有限元模型；分析静态结构特性,并对影响关键零部件的结构参数展开灵敏度分析。(3)依据结构性能分析结果,提出风电齿轮箱关键零部件的拓扑优化性能指标。基于多位置工况,对行星架及前机体分别建立以加权应变能及静动态耦合特性为优化目标的拓扑优化模型,根据拓扑优化传力路径设计其概念模型。(4)基于位移、第一主应力、刚质比等指标对行星架概念模型进行性能分析,确定以曲面结构作为行星架尺度优化设计对象,对其进行尺度优化设计；建立以关键结构参数为优化变量的双目标尺度优化模型。通过灵敏度分析确定优化参数最佳组合方案。对比原始方案,曲面优化结构的行星架重量降低13.42%,第一主应力降低29.97%,Y向、Z向及综合刚质比分别提高了1.63%,5.7%,4.41%；前机体优化方案质量减少12.79%,第一主应力基本不变,刚质比提高7.19%。结果表明：行星架及前机体在整体质量下降的前提下,静态特性获得较大幅度提升,实现了结构优化的目的。本论文研究为大兆瓦风电齿轮箱关键零部件的结构轻量化设计提供了理论参考依据。