海上风速大、海上风机不占用土地资源且靠近负荷中心,发展海上风机已经成为全球清洁能源的发展趋势。但海上风机单机容量大,齿轮疲劳失效概率增大,且风机远离陆地,维修成本高昂。因此,对海上风机齿轮传动系统可靠性进行评估,在系统可靠性快速下降之前进行人工干预,可避免风电机组停机造成的经济损失。论文以海上风机大功率齿轮传动系统为研究对象,设计NW型齿轮传动系统,其传动比大,有效归避交变载荷,实现定点强制压力润滑。在兆瓦级功率工况下,建立海上风机齿轮传动系统非线性动力学模型,求解齿轮啮合力响应,研究海上风机齿轮传动系统时变可靠性规律,对海上风机齿轮传动系统进行时变可靠性评估。基于海上风机齿轮传动系统设计要求,确定NW型齿轮传动系统方案,选定齿轮材料,设计齿轮传动比,对齿轮进行配齿和参数设计。对海上风机齿轮传动系统进行效率分析,对风机齿轮进行受力分析,校核齿轮传动系统疲劳强度,得到各齿轮疲劳强度均满足设计要求。针对海上风速大、载荷谱复杂等特点,对海上风机齿轮传动系统进行非线性激励分析。采用AR自回归模型模拟外部风载激励;基于势能法和微积分原理完成齿轮副时变啮合刚度激励分析;基于均分法原理分析齿面摩擦激励;计算齿轮误差激励和齿侧间隙激励,为海上风机齿轮传动系统非线性动力学求解提供激励响应。采用集中参数法建立海上风机齿轮传动系统的平移-扭转耦合等效动力学模型,分析齿轮副相对位移与啮合力,建立海上风机齿轮传动系统动力学微分方程,运用精细积分算法求解海上风机齿轮传动系统非线性激励下的齿轮啮合力响应,为海上风机齿轮传动系统的时变可靠性评估提供条件。针对海上风机齿轮啮合力,通过雨流计数法确定概率密度分布曲线,基于Monta Carlo法得到齿轮应力和强度的概率密度分布;通过摄动原理和Edgeworth级数将应力未知分布转化成近似标准正态分布,采用强度退化理论建立海上风机齿轮传动系统的时变可靠性模型,对海上风机齿轮传动系统时变可靠性进行评估,确保系统顺利运行25年不发生停机故障。