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轮毂是风力发电机组中非常重要的一个部件，在风机结构中，轮毂连接主轴与叶片，作用是将风力对叶片的作用载荷传递给主轴以及齿轮箱。随着风电机组的大型化的发展趋势，轮毂的质量也越来越大，达到10t以上。
轮毂的破坏形式主要有强度破坏和疲劳破坏。作为风机中重要的受力部件，轮毂必须拥有足够的强度和刚度及良好的减震吸震性能，以减缓叶片对主轴的载荷冲击。轮毂的设计寿命是20年，负载循环可以达到109次。因此，必须对轮毂结构的强度及疲劳寿命进行分析研究。
本文基于力学、结构疲劳、机械优化及有限元分析理论，对大型风力发电机轮毂进行了设计。运用三维建模工程软件Pro/ENGINEER建立风力发电机轮毂的三维几何模型。应用有限元分析软件Patran/Nastran建立了整个轮毂的有限元分析模型，然后导入Nastran计算器中分析计算轮毂在各极限工况下的变形和应力分布情况。判断轮毂的设计是否满足结构强度要求。基于机械结构疲劳理论，利用Matlab强大的编程能力编写了轮毂疲劳计算程序，对轮毂进行了疲劳寿命进行了分析计算。确保了轮毂具有足够的疲劳强度满足使用寿命要求。最后，利用Nastran强大的结构优化功能，对轮毂结构进行了拓扑优化，减轻了轮毂质量，降低了成本。
本文轮毂在设计过程中主要参照德国劳氏船级社(GL)规范的相关规定，用有限元分析的虚拟仿真代替实物试验，提高设计效率，降低设计成本。