风能与石化和核电能源相比,具有开发成本较低,安全,清洁环境,可再生等优点；而且风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁、绿色能源。随着风力发电机组向大功率及特大功率方向发展,风力发电机组的部件也随之大型化,适合大负载、大惯性的变桨距液压系统就会在风机被广泛地应用。液压变桨距控制系统的动态特性好坏决定了变桨过程的控制效果,对其进行仿真分析至关重要；而轮毂和塔筒又是风力发电机组的重要部件及承重部件,也是整个风力发电机组重量集中的关键部件,如果能在满足强度和刚度条件下,减轻其重量就能有效地降低风力发电机组的成本,为风电企业提高经济效益做出有益的尝试。首先,本文综述了国内外风力发电的现状和发展趋势,提出了课题研究的目的和意义；简述了风力发电机组的组成和工作原理,以贝兹理论和动量叶素理论为基础推导出了风力发电机组的理论风能利用系数,明确了风能利用系数与桨距角的关系；同时给出了叶片气动力的计算模型和具体计算方法,为轮毂及塔筒在各种风速下的负载计算做好了理论准备。其次,阐述了液压变桨距机构工作原理,对变桨距液压系统工作过程进行了分析说明,最后利用MATLAB-Simulink中SimHydraulics模块对变桨距液压系统进行了仿真分析,得到了变桨距过程的动态分析特性。最后,对风力发电机组叶片的气动力载荷进行了分析计算和数据的拟合,得到了轮毂和塔筒在各种风速下的载荷；随后对轮毂塔筒进行建模并在ANSYS中进行了静力学分析,模态分析：最后对轮毂和塔筒在极限载荷下分别进行拓扑优化和结构优化,在轮毂拓扑优化的基础上得到了变厚度和钻孔两种减重的方法,对轮毂实施了质量优化；对塔筒则进行了以重量为目标函数的质量优化,也同样达到了较好的减重目的。