风力发电机组的行星齿轮系统是风电系统机械传动中不可或缺的关键组成部分。因风电行星齿轮系统安装在数十米甚至上百米高的风塔机头内部,长期处于高速变载、自然温差极大、无人监管的工作环境,故障率很高,寿命周期较短,但运维人员无法对其运行状态和故障情况及时和准确掌握。因此,本文结合数字孪生技术特点,建立与风电齿轮系统相对应的故障诊断数字孪生体模型。该模型可以解决齿轮系统在服役中,遇到各种复杂风象条件下对物理实体的准确运行状态的同步演变,确保对风电齿轮机组状态实施远程监控和因故障导致停机的预判。风电齿轮传动系统是三级行星齿轮箱结构,驱动机构运行的风能能量巨大,无法在实验条件下进行模拟。为此,本文以实验室中的一级风电行星齿轮箱实验台为研究对象,使用2.5kw电动机作为齿轮箱的动力来源,模拟代替风电发电机组叶片及前端动力输入部分,使用磁粉制动器作为齿轮箱输出负载,结合数字孪生技术,建立齿轮箱故障诊断数字孪生体模型,然后对其故障机理进行分析,进而通过理论数据、实验数据与仿真结果的运动学、动力学结果进行对比,验证齿轮数字孪生体模型的正确性。主要工作如下:(1)使用参数点驱动的方式对含齿构件齿廓线进行描绘,在Solid Works中建立与研究对象实物高度吻合的三维模型。通过装配模型干涉检查,对数字模型进行验证。(2)在ANSYS中对齿轮传动正常和故障工况行星齿轮与太阳轮啮合进行应力分析,分析啮合齿轮接触面处的应力分布,对齿轮结构故障演变过程进行研究。(3)在ADAMS软件中对行星齿轮传动结构正常和故障工况动力学模型进行仿真。通过对仿真边界条件进行不断修改,综合考虑阻尼因素对设备运行的影响。并将仿真结果与理论值进行对比,验证孪生体模型的仿真条件。(4)利用实验平台对行星齿轮箱进行振动测试。将实验采集的振动数据与仿真数据进行对比,验证了故障诊断数字孪生模型可以高度模拟真实设备的运行状态。