在大力发展新能源的时代里,风力发电依靠其先进的技术,较低的成本,安全系数高等优势成为目前最为常用的新能源生产方式。为了充分利用全国各地的新能源,我国在《十三五规划》中提出了很多关于风能开发利用以及风场建立的方针,2017年国家电力投资集团公司的第一批山地风电带方案(灵丘县40万千瓦风电供暖示范项目、广西兴安县界首一、二期风电场工程、福建建宁甘家隘风电项目等)也已得到落实,而沿海城市陆续开展海上风电规划,并朝着大规模、大功率、深海等趋势发展,预计到2020年海上风电的开发潜力达到3200万千瓦。随着风电场在陆地、海上的全面建设,风机零部件体积大、质量重给运输安装带来麻烦等问题也凸现出来,因此生产出质量轻、性能可靠的零部件很有必要。本文通过对轮毂进行重新选材以及结构设计,通过UG建立轮毂模型,利用ANSYS Workbench进行模拟验证,主要成果如下:1)根据2MW水平轴风机轮毂的实际尺寸,利用UG建立三维建模,该轮毂材质为球墨铸铁,对其进行有限元分析得到应力应变分布规律、固有频率和振型。2)根据零部件选材原则,对球墨铸铁轮毂进行材料优化,最终确定新型轮毂的材料为铸造低合金钢并重新设计其结构。由原模型的有限元分析结果可知轮毂的危险部位在叶片孔以及与主轴链接的部位,而轮毂的曲面有很大的优化空间,因此可以在不减小危险部位壁厚的情况下,在曲面部位设计成空心结构,实现轮毂的轻量化设计。3)研究了铸钢轮毂的设计方案,根据风机设计理论,制定了6个新型轮毂的设计方案,使用ANSYS Workbench有限元分析软件对6个设计方案进行强度校核,得到新型轮毂的应力应变分布规律以及质量减轻的比例。考虑设计方案中最大等效应力与质量减轻的比例,选择方案3作为最优设计方案。4)研究了轮毂的动态特性,对轮毂进行预应力模态分析得到固有频率和振型,通过对两种材质的轮毂进行对比发现:铸钢的固有频率比球墨铸铁的低,但大于叶轮的转动频率,在此激励频率下不会产生共振。5)研究了轮毂的疲劳特性,疲劳寿命分析结果表明:疲劳损伤小于1,寿命在107以上,满足20年的使用寿命。