能源危机,温室效应以及生态环境的日益恶化时刻提醒人们地球已经疲惫不堪,改变人类能源获取方式以及提高能源利用率迫在眉睫。风能以清洁、可再生、蕴含量大等显著优点,成为各国研究开发的热点。风力发电机在这一热潮中迅速发展起来。目前学者研究的重点都放在水平轴风力发电机上,对于大中型垂直轴风力发电机的研究涉及较少。随着垂直轴风力发电机单机功率不断增大,机组的受力也必然增大,风振特性更为复杂。因此对垂直轴风力发电机的结构设计及优化显得尤为重要。论文以H型垂直轴风力发电机为对象,研究了其关键部件的风振特性和结构设计与优化问题。论文主要工作包括：(1)分析了50kw H型垂直轴风力发电机的主要结构特点与设计参数,提出对其关键部件—主轴、叶臂及叶片进行风振特性研究的必要性,并提出了有限元分析方法的应用。(2)对垂直轴风力发电机主轴进行动静态振动分析。建立了主轴的PROE模型和有限元模型,校核其强度和刚度等力学性能是否满足设计要求,推导出主轴的危险截面,分析了不同转速下主轴的固有频率变化规律,检验了主轴发生共振的可能性和主轴的稳定性。(3)对垂直轴风力发电机叶臂进行动静态振动分析,校核叶臂的刚度和强度,并提出结构刚度上的不足。并分析其在额定转速下的风振特性,得到叶臂的各阶自振频率,通过与额定转速的比较,验证叶臂不会发生共振。(4)对垂直轴风力发电机叶片进行设计,分析了在预应惯性力影响下的叶片的自振频率,剖析了垂直轴风力发电机叶片各阶振型云图产生的原因,为H型垂直轴风力机叶片的振动特性分析与设计提供参考。(5)针对H型垂直轴风力发电机主轴和叶臂结构的不足,在分析风力机风振特性影响因素基础上提出加设纤绳的结构优化方案。分别针对主轴和叶臂研究其在不同的纤绳加设位置和不同纤绳初应力下的自振频率变化规律、结构变形和应力图等振动特性,通过比较分别确定主轴和叶臂加设纤绳的最优位置和初应力设置方案,最终使其满足风力机的设计要求。