根据透平膨胀机的工作原理，基于有限元分析理论，对透平膨胀机的主要部件叶轮进行了结构、温差和气动力耦合作用的强度分析，采用三维实体建模的方法，以叶轮的实际工况为输入条件，通过ANSYS有限元分析软件计算得到了离心力、温差应力和气动力共同作用下的叶轮应力应变分布状况，并对叶轮的安全性进行了校核分析。计算结果表明，气动力载荷使得离心力、温差应力作用时产生的应力应变有减小的趋势。所以，同时考虑离心力、温差应力及气动力耦合作用的叶轮应力应变值更符合叶轮的实际情况。