主轴是风力发电机组的重要组成部件，随着风力发电机不断向大型化、大功率方向发展，主轴的重量也相应提高，增加了支撑结构的负担，同时也使目前用锻造方式生产的主轴变得更加费时、费力，且成功率下降，所以对主轴的结构以及加工方式进行优化是非常有现实意义的，若能以铸代锻则大幅减少成本和生产周期，为此本文开展相关的研究工作。本文采用等温淬火球墨铸铁作为风力发电机主轴的材料并且用铸造的方式研究分析其应用的可行性。综合考虑等温淬火球墨铸铁的可淬透深度以及在实际工作过程中主轴内部所受的应力分布，对主轴的结构进行了设计，使主轴的壁厚减薄，达到平均90mm左右，最厚的部位壁厚120mm左右。采用有限元分析软件ANSYS对减薄后的主轴做载荷应力分析，发现其内部最大应力为590MPa。对新结构的主轴设计了浇注系统，并且用ProCAST软件模拟了充型过程以及凝固过程的温度场变化和缩孔、缩松预测。模拟发现，主轴采用底注式、法兰盘置顶并加厚150mm作为冒口的方式，充型过程平稳，无喷溅发生，在凝固过程中，主轴自底向上呈“V”型逐渐凝固，没有出现封闭的液体区域，满足顺序凝固原则，且凝固后铸件中的缺陷没有出现在主轴的本体。采用添加合金元素（Ni、Mo、Cu）的方式来提高球铁的淬透性，通过改变Cu和Mo元素的含量（基于Ni为1%）来观察其对铸件淬透性的影响，制备了5组直径为150mm、高为200mm的球墨铸铁试样。本实验对5组试件采用900℃奥氏体化3h、385℃等温1.5h的工艺方法，结果发现Cu元素对铸件的淬透效果远不如Mo元素，且当Cu为0.75%、Mo为0.36%、Ni为1%时，铸件的淬透性有了明显的改善，其中心部位仅存在5%左右的珠光体，同时其屈服强度也满足了风力发电机主轴的许用应力。